DE102017108779B4

DE102017108779B4 - Vier-Farbtrennungsprisma, Endoskop und Endoskop-System

Info

Publication number: DE102017108779B4
Application number: DE102017108779.6A
Authority: DE
Inventors: Yota Hashimoto; Haruyasu KATAHIRA; Yuuichi TAKENAGA
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: I Pro Co Ltd
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: US10560671B2; US10271024B1; US20190052847A1; US20190124303A1; US20190199980A1; US10244213B2; US20170339377A1; US10122975B2; DE102017108779A1

Abstract

Vier-Farbtrennungsprisma für ein Endoskop, mit:einem ersten Farbtrennungsprisma, einem zweiten Farbtrennungsprisma, einem dritten Farbtrennungsprisma und einem vierten Farbtrennungsprisma, die jeweils von einem betroffenen Bereich einfallendes Licht in eine erste Farbkomponente, eine zweite Farbkomponente, eine dritte Farbkomponente und eine vierte Farbkomponente aufteilen, die aus einer blauen Farbkomponente, einer roten Farbkomponente, einer grünen Farbkomponente und einer IR-Komponente bestehen, wobei das erste Farbtrennungsprisma, das zweite Farbtrennungsprisma, das dritte Farbtrennungsprisma und das vierte Farbtrennungsprisma sequenziell von einer Objektseite aus angeordnet sind, wenn das von dem betroffenen Bereich einfallende Licht empfangen wird,wobei das Vier-Farbtrennungsprisma zur Installationeines ersten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten ersten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem ersten Farbtrennprisma,eines zweiten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten zweiten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem zweiten Farbtrennungsprisma,eines dritten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten dritten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem dritten Farbtrennungsprisma undeines vierten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten vierten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem vierten Farbtrennprisma derart ausgestaltet ist,dass der erste Farbbildsensor über einen einfallenden Strahl hinweg gegenüberliegend zu dem zweiten Farbbildsensor und dem dritten Farbbildsensor angeordnet ist, der vertikal auf eine objektseitige Einfallsfläche des ersten Farbtrennungsprisma einfällt, undwobei das Vier-Farbtrennungsprisma fernerzur Kopplung mit einer Flanschfläche einer Objektiveinheit, derart dass eine optische Distanz von der Flanschfläche der Objektiveinheit zu der Bildaufnahmefläche der jeweiligen Bildsensoren 17,526 mm beträgt und/oderzur Kopplung mit der Objektiveinheit entsprechend den Standards der C-Halterung ausgestaltet ist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Vier-Farbtrennungsprisma für ein Endoskop, ein Endoskop mit einem solchen Vier-Farbtrennungsprisma und ein Endoskop-System.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Stand der Technik ist ein Endoskop-System bekannt, das ein Drei-Farbtrennungsprisma nutzt. Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2013-116357 das Endoskop-System. Das Endoskop-System beschafft ein aufgenommenes Farbbild, in dem ein spezifischer Bereich in einem Körper in Kombination mit drei Farben von R (rote Farbe), G (grüne Farbe) und B (blaue Farbe) ausgedrückt ist, und führt eine Bildverarbeitung an dem aufgenommenen Bild durch, um eine bestimmte Wellenlängenkomponente zu betonen.
Entsprechend dem Endoskop-System, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2013-116357 offenbart ist, zeigt das Bild, das durch ein Endoskop aufgenommen wird, eine unzureichende Bildqualität, wenn dem Bild zusätzlich zu den drei Farben von RGB eine IR-Licht (Infrarotlicht)-Komponente hinzugefügt wird.
EP 3 072 437 A1 offenbart ein Endoskop mit einem Vierfarben-Trennprisma, das konfiguriert ist, um Licht von einem Objekt in drei Primärfarben von Licht und Infrarotlicht zu trennen; vier Bildsensoren, die konfiguriert sind, um optische Bilder der getrennten drei Primärfarben von Licht und ein optisches Bild des getrennten Infrarotlichts in elektrische Signale umzuwandeln; und einer Ausgabevorrichtung, die konfiguriert ist, um die umgewandelten elektrischen Signale auszugeben. EP 3 072 437 A1 wurde nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht und ist daher nur Stand der Technik nach § 3 (2) PatG und für die Frage der erfinderischen Tätigkeit nicht von Bedeutung.
DE 10 2009 024 943 A1 betrifft ein Bildgebungssystem zur Fluoreszenz-optischen Visualisierung eines zweidimensionalen oder dreidimensionalen Objekts, mit einer Beleuchtungseinheit, die ausgebildet und vorgesehen ist, optische Strahlung in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich zur Beleuchtung des Objekts und zur Anregung eines in dem Objekt enthaltenen fluoreszierenden Stoffes zu emittieren, und einer Aufnahmeeinheit, die ausgebildet und vorgesehen ist, ein optisches Signal aus dem Bereich des Objekts aufzunehmen und das optische Signal in ein Fluoreszenzsignal mit einem ersten Wellenlängenbereich und ein Signal sichtbaren Lichts mit einem zweiten Wellenlängenbereich aufzuteilen. Dabei ist vorgesehen, dass die optische Aufnahmeeinheit ein dichroitisches Prisma zur Aufteilung des aufgenommenen optischen Signals in das Fluoreszenzsignal und das Signal sichtbaren Lichts aufweist. DE 10 2009 024 943 A1 betrifft zudem ein Verfahren zur Fluoreszenz-optischen Visualisierung eines zweidimensionalen oder dreidimensionalen Objekts. Es werden ein Bildgebungssystem und ein Verfahren zur Fluoreszenz-optischen Visualisierung eines Objekts vorgesehen, bei denen die Aufnahmeeinheit kompakt aufgebaut und die Kanalzahl zur Verarbeitung unterschiedlicher Signale in einfacher Weise erweitert werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung ist angesichts der oben beschriebenen Umstände vorgenommen und zielt darauf ab, ein Vier-Farbtrennungsprisma für ein Endoskop, ein das Vier-Farbtrennungsprisma aufweisendes Endoskop und ein Endoskop-System bereitzustellen, die Bildqualität verbessern können, indem eine Infratrotlicht-Komponente zu einem Bild hinzugefügt wird.
Ein Vier-Farbtrennungsprisma entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist jeweils in den Ansprüchen 1 und 8 definiert.
Entsprechend der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Bildqualität eines Bildes, das durch ein Endoskop aufgenommen wird, zu verbessern, indem eine Infrarotlicht-Komponente zu dem aufgenommenen Bild hinzugefügt wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die eine externe Konfiguration eines Endoskops entsprechend einer ersten beispielhaften Ausführungsform illustriert;
2 ist eine schematische Ansicht, die eine Kurzkonfiguration des Endoskops illustriert;
3 ist eine Ansicht, die einen Kamerakopf und ein Relais-Objektiv illustriert, die miteinander gekoppelt sind;
4A ist eine Ansicht, einer Konfigurationskomponente eines Bildsensors;
4B ist eine Ansicht, die eine externe Konfiguration des Bildsensors illustriert;
5 ist eine Ansicht, die ein erstes Strukturbeispiel eines Vier-Farbtrennungsprismas illustriert;
6 ist eine Ansicht, die ein zweites Strukturbeispiel des Vier-Farbtrennungsprismas illustriert;
7 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Sensorempfindlichkeit des Bildsensors illustriert;
8 ist ein Graph, der ein Beispiel von spektroskopischen Eigenschaften des Vier-Farbtrennungsprismas illustriert;
9 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit illustriert, in einem Fall, in dem Vier-Bildsensoren verwendet werden;
10 ist ein Blockdiagram, das eine Konfiguration eines EndoskopSystems entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform illustriert,
11 ist eine schematische Ansicht, die ein Bild illustriert, das während eines Dual-Ausgabemodus auf einer Anzeige angezeigt wird;
12 ist eine schematische Ansicht, die ein Bild illustriert, das während eines Überlagerungsausgabemodus auf der Anzeige angezeigt wird;
13 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit eines Drei-Farbtrennungsprismas entsprechend einem Vergleichsbeispiel illustriert;
14 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel eines Drei-Farbtrennungsprimas entsprechend einer zweiten beispielhaften Ausführungsform illustriert;
15 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Endoskops entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform illustriert;
16 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit illustriert, in einem Fall, bei dem drei Bildsensoren verwendet werden und einer der Bildsensoren IR- und blaues Licht empfängt;
17 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit illustriert, in einem Fall, in dem ein IR- und Grün-Farbbildsensor entsprechend dem Vergleichsbeispiel IR-Licht empfängt;
18 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel eines Zwei-Farbtrennungsprismas entsprechend einer dritten beispielhaften Ausführungsform illustriert;
19 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Endoskops entsprechend der dritten beispielhaften Ausführungsform illustriert;
20 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit illustriert, in einem Fall, in dem zwei Bildsensoren verwendet werden; und
21 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit eines Drei-Farbtrennungsprismas entsprechend dem Vergleichsbeispiel illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hintergrund beispielhafter Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung
Bei einen chirurgischen Eingriff, bei dem ein Endoskop verwendet wird, wird ein Indocyamin-Grün (ICG), das eine fluoreszierende Substanz ist, einem Körper verabreicht, und Nah-Infrarotlicht wird auf einen Bereich wie einem übermäßig entwickelten Tumor (betroffener Bereich) emittiert. In einigen Fällen wird der betroffene Bereich beleuchtet, um Bild eines Bereichs einschließlich des betroffenen Bereichs aufzunehmen. Wenn das ICG durch das Nah-Infrarotlicht (beispielsweise Zentralwellenlänge von 805 nm, 750 bis 810 nm) angeregt wird, ist das ICG eine Substanz, die unter Verwendung des Nah-Infrarotlichts mit einer längeren Wellenlänge fluoresziert (beispielsweise Zentralwellenlänge von 835 nm).
In einem Fall, in dem eine Einzelplatinenkamera mit einem Sensor ein Bild des betroffenen Bereichs aufnimmt, in dem Licht mit einer IR-Komponente empfangen wird, sind ein Filter für eine rote Farbkomponente (R), eine grüne Farbkomponente (G), eine blaue Farbkomponente (B) und die IR-Komponente, die in vier aufgeteilt sind, auf einer Einfallsfläche des Bildsensors angeordnet. Wenn ein Benutzer versucht, eine gewünschte Farbwiedergabe und Auflösung zu erreichen, muss daher die Größe des Bildsensors vergrößert werden. Daher ist die Einzelplatinenkamera weniger dazu geeignet, in dem Endoskop eingesetzt zu werden.
Wie in dem Endoskop-System illustriert, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2013-116357 offenbart ist, ist in einem Fall, in dem eine Kamera des Drei-Platinen-Typs unter Verwendung von einem Drei-Farbtrennungsprisma ein Bild des betroffenen Bereichs durch Aufnehmen des Lichts mit der IR-Komponente aufnimmt, eine Signalstärke der IR-Komponente (beispielsweise Licht mit einer Wellenlänge von 800 nm oder größer) schwach, wie es in 13 illustriert ist.
13 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit der Drei-Platinen-Typ-Kamera entsprechend einem Vergleichsspiel illustriert. In 13 repräsentiert eine vertikale Achse die spektrale Empfindlichkeit und eine horizontale Achse repräsentiert eine Wellenlänge. Die spektrale Empfindlichkeit entspricht einem Verhältnis zwischen einer Lichtmenge von einfallendem Licht an jedem Prisma für die IR-Komponente, die G-Komponente und die B-Komponente und einer Lichtmenge, die durch ein Bildaufnahmeelement entsprechend jedem Prisma erfasst wird. Die Wellenform h11 repräsentiert die spektrale Empfindlichkeit des Lichts mit der R-Komponente. Die Wellenform h12 repräsentiert die spektrale Empfindlichkeit des Lichts mit der G-Komponente. Die Wellenform h13 repräsentiert die spektrale Empfindlichkeit des Lichts mit der B-Komponente. Wellenform h11 repräsentiert auch die spektrale Empfindlichkeit des Lichts mit der IR-Komponente.
Wie es in 13 illustriert ist, kann der Bildsensor, der das Licht mit der R-Komponente (siehe Wellenform h11) empfängt, auch das Licht mit der IR-Komponente aufnehmen. In 13 ist die spektrale Empfindlichkeit für die IR-Komponente (beispielsweise eine Komponente mit einer Wellenlänge von 800 nm oder größer) geringer als die spektrale Empfindlichkeit des Lichts mit der R-Komponente, der G-Komponente und der B-Komponente. Wenn die Signalstärke der IR-Komponente schwach ist, ist ein Bild (IR-Bild), das durch die IR-Komponente erhalten wird, unklar. Entsprechend ist es vorzuziehen, die Signalstärke der IR-Komponente zu erhöhen, so dass das Bild (IR-Bild), das durch die IR-Komponente erhalten wird, klarer wird.
Wenn andererseits das Endoskop-System, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2013-116357 offenbart ist, die IR-Komponente verstärkt, um die Signalstärke der IR-Komponente zu erhöhen, verschwimmt das Bild oder ein Rauschen wird in dem Bild betont. Entsprechend wird die Bildqualität des IR-Bildes schlecht. Daher kann ein gewünschter Bereich (betroffener Bereich), der die IR-Komponente enthält, weniger gut aus dem Bild beobachtet werden, das durch die verstärkte IR-Komponente erhalten wird.
In einem Fall des Verwendens der Kamera Drei-Platinen-Typs ist ein Blaufarbtrennungsprisma normerweise in dem Drei-Farbtrennungsprisma als ein Prisma auf einer Objektseite angeordnet, auf der Licht einfällt. Der Grund hierfür ist wie folgt. Die blaue Farbkomponente hat eine kürzere Wellenlänge als die der roten Farbkomponente und der grünen Farbkomponente. Wenn die Wellenlänge kürzer wird, ist es für die blaue Farbkomponente weniger wahrscheinlich, den Einfluss von polarisiertem Licht zu empfangen.
In einem Fall, in dem ein Vier-Farbtrennungsprisma in dem Endoskop vorgesehen ist, weist das Endoskop einen begrenzten Raum zum Anordnen des Vier-Farbtrennungsprisma auf. Entsprechend ist es vorzuziehen, ein Verfahren zum Anordnen eines Prismas für jede Farbe zu entwickeln (Orientierung zum Anordnen des Prismas oder Winkel hinsichtlich des Prismas).
Im Folgenden werden ein Endoskop und ein Endoskopsystem beschrieben, die eine Bildqualität durch Hinzufügen einer Infrarotlicht-Komponente zu einem Bild verbessern können.
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen im Detail unter geeigneter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In einigen Fällen ist allerdings eine unnötig detaillierte Beschreibung ausgelassen. Beispielsweise kann in einigen Fällen eine detaillierte Beschreibung von bekanntem Gegenstand oder eine wiederholte Beschreibung einer im Wesentlichen identischen Konfiguration ausgelassen werden. Der Grund hierfür liegt darin, die folgende Beschreibung nicht unnötig redundant werden zu lassen und dem Fachmann ein Verständnis zu ermöglichen. Die beiliegenden Zeichnungen und die folgende Beschreibung sind für den Fachmann vorgesehen, um die vorliegende Offenbarung voll zu verstehen. Sie sind nicht dazu vorgesehen, den Hauptinhalt zu beschränken, der im Umfang der Ansprüche offenbart ist.
Erste beispielhafte Ausführungsform
In einer ersten beispielhaften Ausführungsform ist eine Kamera des Vier-Platinen-Typs unter Verwendung eines Vier-Farbtrennungsprismas und vier Bildsensoren in einem Kamerakopf des Endoskops angeordnet. Das Vier-Farbtrennungsprisma teilt durch ein Relais-Objektiv fokussiertes Licht in Drei-Primär-Farb-Licht von R-Licht (R-Komponente), G-Licht (G-Komponente), B-Licht (B-Komponente) und IR-Licht (IR-Komponente) auf. Beispielsweise umfasst die IR-Komponente wenigstens einen Teil eines Wellenlängenbandes von 750 nm bis 900 nm.
Konfiguration des Endoskops
1 ist eine schematische Ansicht, die eine externe Konfiguration des Endoskops 10 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform illustriert. 2 ist eine schematische Ansicht, die eine Kurzkonfiguration des Endoskops 10 illustriert. Das Endoskop 10 ist ein medizinisches Instrument, das durch einen Benutzer mit einer Hand gehandhabt werden kann. Beispielsweise ist das Endoskop 10 ausgestaltet, einen Schaft 11, einen Halterungsadapter 12, ein Relais-Objektiv 13, einen Kamerakopf 19, einen Bedienungsschalter 19 und einen Lichtquellenanschluss 18 aufzuweisen.
Beispielsweise ist der Schaft 11 ein Hauptabschnitt eines harten Endoskops, das in den Körper einzuführen ist, und stellt ein längliches Lichtführelement dar, das Licht von einem Anschlussende zu einem Frontende führen kann. Der Schaft 11 weist ein Bildaufnahmefenster 11z an seinem Frontende auf und weist eine optische Faser auf, durch die ein optisches Bild, das von dem Bildaufnahmefenster 11z einfällt, übermittelt wird, und eine optische Faser, die Licht L zu dem Frontende führt, das von dem Lichtquellenanschluss 18 eingebracht wird. Als ein Bildaufnahmefenster 11z sind optische Materialien wie optisches Glas und optischer Kunststoff in Verwendung.
Der Halterungsadapter 12 ist ein Element zum Anbringen des Schafts 11 an dem Kamerakopf 14. Verschieden Schäfte 11 können an dem Halterungsadapter 12 angebracht werden, um davon lösbar zu sein.
Der Lichtquellenanschluss 18 führt Beleuchtungslicht zum Beleuchten eines Bereichs in einem Körper (betroffener Bereich oder Ähnliches) von einer Lichtquellenvorrichtung (nicht illustriert) ein. Das Beleuchtungslicht umfasst sichtbares Licht und IR-Licht. Das Licht, dass dem Lichtquellenanschluss 18 zugeführt wird, wird durch den Schaft 11 zu dem Frontende des Schafts 11 geführt und wird zu dem Bereich in dem Körper (betroffener Bereich oder Ähnliches) von dem Bildaufnahmefenster 11z emittiert. Beispielsweise ist die Lichtquelle eine LED-Lichtquelle. Anstelle der LED- Lichtquelle kann die Lichtquelle eine Xenon-Lampe oder eine Halogen-Lampe sein.
Der Lichtquellenanschluss 18 ist an dem Schaft über einen Anschluss zwischen dem Schaft 11 und dem Lichtquellenanschluss 18 verbunden. Der Anschluss weist intern einen Spiegel (nicht illustriert) auf. Das Licht, das von dem Lichtquellenanschluss 18 geführt wird, wird an dem Spiegel reflektiert und auf den betroffenen Bereich emittiert, nachdem es sich zu dem Frontende des Schafts 11 vorwärtsbewegt.
Das Relais-Objektiv 13 fokussiert ein optisches Bild, das durch den Schaft 11 übermittelt wird auf eine Bildaufnahmefläche. Das Relais-Objektiv 13 weist eine oder mehrere Linsen auf. Entsprechend eines Bedienungsausmaßes des Bedienungsschalters 19 kann das Relais-Objektiv 13 die Linse so bewegen, um eine Fokusjustierung und eine Vergrößerungsjustierung durchzuführen.
Der Kamerakopf 14 weist ein Gehäuse auf, das durch einen Benutzer (beispielsweise einen Doktor oder einen Assistenten) in der Benutzung (beispielsweise während eines chirurgischen Eingriffs) mit einer Hand gegriffen werden kann, und besitzt intern ein Vier-Farbtrennungsprisma 20 (siehe 5 und 6), vier Bildsensoren 230, 231, 232, und 233 (siehe 5 und 6) und eine elektronische Platine 250 (siehe 10).
Das Vier-Farbtrennungsprisma 20 ist ein Prisma des Vier-Platinen-Typs das das Licht, das durch das Relais-Objektiv 13 fokussiert wird, in drei Primärfarblichter von R-Licht (R-Komponente), G-Licht (G-Komponente) und B-Licht (B-Komponente) und IR-Licht (IR-Komponente) aufteilt. Das Vier-Farbtrennungsprisma 20 ist ausgestaltet, ein Lichtübermittlungselement wie beispielsweise Glas aufzuweisen.
Die Bildsensoren 230 bis 233 setzen das optische Bild, das durch Vier-Farbtrennungsprisma 20 aufgeteilt und auf einer jeweiligen Bildaufnahmefläche gebildet ist, in ein Bildsignal (elektrisches Signal) um.
Als Bildsensoren 230 bis 233 wird eine „charge coupled device“ (CCD) oder ein „complementary metal oxides semiconductor“ (CMOS) verwendet.
Die vier Bildsensoren 230 bis 233 sind dedizierte Sensoren, die jeweilig das Licht IR-Komponente der B-Komponente, der R-Komponente und der G-Komponente empfangen. Anders als eine Kamera des Einzel-Platinen-Typs, bei der das Licht der IR-Komponente, der R-Komponente, der G-Komponente und der B-Komponente unter Verwendung eines einzelnen Bildsensors empfangen wird, kann ein Bildsensor mit einer geringen Größe als ein individueller Bildsensor verwendet werden. Beispielsweise wird ein Bildsensor verwendet, dessen Größe 1/2,86 Zoll beträgt.
Beispielsweise sind Schaltungen einschließlich einer Signalausgabeschaltung zum Ausgeben eines Signals unter Verwendung eines Niedervoltdigitalsignals (LVDS) und einer Timining-Generator (TG)-Schaltung (TG-Schaltung) auf der elektronischen Platine 250 (einfach als eine Platine bezeichnet) angebracht (siehe 10).
Die Signalausgabeschaltung gibt ein RGB-Signal und ein IR-Signal eines Bildes aus, das durch jeden der Bildsensoren 230 bis 233 aufgenommen ist, als ein Pulssignal unter Verwendung des Niedervoltdigitalsignals (LVDS). Die TG-Schaltung führt ein Timing-Signal (Synchronisationssignal) zu jeder Einheit innerhalb des Kamerakopfes zu. Das RGB-Signal umfasst wenigstens die R-Komponente, die G-Komponente und/oder die B-Komponente. Ohne auf das RGB-Signal begrenzt zu sein, können auch andere Farbbildsignale (beispielsweise HSV, YUV, YcCbCr, oder YpbPr) ausgegeben werden.
Signalkabel 14z zum Übermitteln des Bildsignals an eine Kamerasteuerungseinheit (CCU) 30 (im Folgenden beschrieben) ist an dem Kamerakopf 14 angebracht.
3 ist eine Ansicht, die den Kamerakopf 14 und das Relais-Objektiv 13 illustriert, die miteinander gekoppelt sind. Eine Endoberfläche des Vier-Farbtrennungsprismas 20, das in den Kamerakopf 14 inkorporiert ist, ist so angeordnet, dass sie einer Flanschfläche 13v des Relais-Objektivs 13 gegenüberliegt. Das Relais-Objektiv 13 bildet ein Bild auf den Bildsensoren 230 bis 233 im Inneren des Kamerakopfes 14 unter Verwendung des von einem Subjekt durch den Schaft 11, der an dem Halterungsadapter 12 angebracht ist, einfällt ab.
Das Relais-Objektiv 13 weist einen Fokussierring 13y und eine optische Säule 13z auf. Ein Endabschnitt (unterer Endabschnitt in der Zeichnung) des Relais-Objektivs 13 wird an einem Anbringzielabschnitt des Halterungsadapters 12 angebracht. Der andere Endabschnitt (oberer Endabschnitt in der Zeichnung) des Relais-Objektivs 13 weist ein Schraubgewinde 13w mit einer vorbestimmten Höhe (beispielsweise 4mm) auf.
Der Kamerakopf 14 mit dem darin inkorporierten Vier-Farbtrennungsprisma 20 wird in das Schraubgewinde 13w eingeschraubt, wodurch das Relais-Objektiv 13 an dem Kamerakopf 14 angebracht wird. Wenn das Relais-Objektiv 13 an dem Kamerakopf 14 durch das Schraubgewinde 13w angebracht wird, liegen das Vier-Farbtrennungsprisma 20 im Inneren des Kamerakopfes 14 und die Linse innerhalb des Relais-Objektivs 13 einander über eine Lücke gegenüber. Die Lücke verhindert, dass das Vier-Farbtrennungsprisma 20 und das Relais-Objektiv 13 miteinander in Kontakt kommen.
Wenn ein Abstand der Lücke klein ist, ist es wahrscheinlich, dass die vier Bildsensoren 230 bis 233 außerhalb angeordnet sind, auch wenn eine Beschränkung hinsichtlich einer optischen Pfadlänge einer C-Halterung (später beschrieben) besteht. Wenn andererseits der Abstand der Lücke groß ist, ist es nötig, da die Begrenzung hinsichtlich der optischen Pfadlänge der C-Halterung besteht, die vier Bildsensoren 230 bis 233 im Inneren anzuordnen (Seite der Flanschfläche 13v des Relais-Objektivs 13).
Beispielsweise sind der Kamerakopf 14 und das Relais-Objektiv 13 miteinander in der C-Halterung gekoppelt. In einem Zustand, in dem das Relais-Objektiv 13 an dem Kamerakopf 14 angebracht ist, ist in der C-Halterung ein Standard einer optischen Entfernung von der Flanschfläche 13v des Relais-Objektivs 13 zu den Bildaufnahmeflächen der vier Bildsensoren 230 bis 233 als L1 = 17,526 mm definiert. In einem Fall, in dem eine Kamera des Vierfach-Platinen-Typs (Vier-Farbtrennungsprisma 20 und Bildsensoren 230 bis 233) in dem Kamerakopf 14 inkorporiert ist, die für die optische Pfadlänge der C-Halterung geeignet ist, ist die Kamera des Vierfach-Platinen-Typs so angeordnet, dass sie diese optische Pfadlänge aufweist.
Das Licht, das von einem Subjekt durch das Relais-Objektiv 13 durch den Schaft 11 geführt wird, wird durch das Relais-Objektiv 13 fokussiert, wodurch ein Bild auf den vier Bildsensoren 230 bis 233 durch das Vier-Farbtrennungsprisma 20 im Inneren des Kamerakopfes 14 gebildet wird.
Die 4A und 4B sind Ansichten, die eine Konfigurationskomponente und eine externe Konfiguration des Bildsensors 230 illustrieren. Die vier Bildsensoren 230 bis 233 haben im Wesentlichen die gleichen Spezifikationen. entsprechend wird die Konfiguration hier unter Verwendung des IR-Bildsensors 230 beschrieben.
Wie es in den 4A und 4B illustriert ist, ist ein Sensorelement 230y innerhalb einer Sensorpackung 230w untergebracht und daran unter Verwendung eines Adhäsivs 230v fixiert. Ein Sensorpackungsglas 230x ist auf einer vorderen Fläche der Sensorpackung 230w angeordnet. Das Sensorelement 230y empfängt Licht, das durch das Sensorpackungsglas 230x transmittiert wird. Die Sensorpackung 230w ist auf einer Sensorplatine 230z angebracht und ist als Bildsensor 230 eingeformt.
Entsprechend der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform, wie es später beschrieben wird, empfängt der Bildsensor 230 das IR-Licht, das von einer Lichtemissionsfläche 220c des IR-Trennungsprismas (IR-Farbtrennungsprisma) 220 emittiert wird und nimmt das IR-Bild auf. Die Bildsensoren 231, 232 und 233 zum Aufnehmen eines Bildes von sichtbarem Licht haben ebenso die gleiche Struktur wie die des IR-Bildsensors 230. Ein Filter für sichtbares Licht zum Blocken von Licht mit der Wellenlänge von 700 nm oder kürzer ist auf der Frontfläche des IR-Bildsensors angebracht. Der Filter für sichtbares Licht kann eine Bildqualität des IR-Bildes verbessern.
Erstes Strukturbeispiel eines Vier-Farbtrennungsprismas
5 ist eine Ansicht, die ein erstes Strukturbeispiel (Vier-Farbtrennungsprisma 20A) eines Vier-Farbtrennungsprismas 20 illustriert. Das Vier-Farbtrennungsprisma 20 A teilt einfallendes Licht, das durch das Relais-Objektiv 13 geführt wird, in Licht der drei primären Farben der R-Komponente, der G-Komponente und der B-Komponente und die IR-Komponente auf. In dem Vier-Farbtrennungsprisma 20A sind ein IR-Trennungsprisma 220, ein Blau-Farbtrennungsprisma 221, ein Rot-Farbtrennungsprisma 222 und ein Grün-Farbtrennungsprisma 223 sequenziell in Richtung einer optischen Achse angeordnet. Diese Anordnungsreihenfolge ist ein Bespiel und andere Anordnungsreihenfolgen können genutzt werden. In 5, wie es später beschrieben wird, ist hinsichtlich eines Winkels bezüglich eines Prismas θ1 > θ2 erfüllt.
Wie in 5 illustriert, ist in dem Vier-Farbtrennungsprisma 20A der Winkel θ1, der zwischen der objektseitigen Einfallsfläche 220a des IR-Trennungsprismas 220 und der Reflexionsfläche 220b des IR-Trennungsprismas 220 gebildet ist, so gebildet, dass er größer ist als der Winkel θ2, der zwischen einer Verlängerungslinie der objektseitigen Einfallsfläche 220a des IR-Trennunsprismas 220 und einer Verlängerungslinie der reflektierenden Oberfläche 221b des Blau-Farbtrennungsprismas 221 gebildet ist, dies bedeutet, dass die Bedingung θ1 > θ2 erfüllt ist.
Mit anderen Worten stellt der Winkel θ1 einen Winkel dar, der zwischen einer geraden Linie parallel zur objektseitigen Einfallsfläche 220a des IR-Trennungsprismas 220 und einer geraden Linie gebildet ist, die parallel zur reflektierenden Oberfläche 220b ist. Mit anderen Worten steht der Winkel θ2 für einen Winkel, der zwischen der geraden Linie parallel zur objektseitigen Einfallsfläche 220a des IR-Trennungsprismas 220 und einer geraden Linie parallel zu der reflektierenden Oberfläche 221b des Blau-Farbtrennungsprismas 221 gebildet ist.
Der IR-Bildsensor 230 ist so angeordnet, dass er der Lichtemissionsfläche 220c des IR-Trennungsprismas 220 gegenüberliegt. Der blaue Farbbildsensor 231 ist so angeordnet, dass er der Lichtemissionsfläche 221c des Blau-Farbtrennungsprismas 221 gegenüberliegt. Der rote Farbbildsensor 232 ist so angeordnet, dass er der Lichtemissionsfläche 222c des Rot-Farbtrennungsprismas 222 gegenüberliegt. Der grüne Farbbildsensor 233 ist so angerordnet, dass er der Lichtemissionsfläche 223c des Grün-Farbtrennungsprismas 223 gegenüberliegt.
Beispielsweise sind die Bildsensoren 230 bis 233 CCD oder CMOS-Bildsensoren mit jeweiligen Pixeln, die in einer horizontalen (H) Richtung und einer vertikalen (V) Richtung angeordnet sind. Die Bildsensoren 230 bis 233 setzen das optische Bild, bei dem Licht, das in jede der Farben IR, R, G, und B aufgeteilt ist, ein Bild auf einer jeden Bildaufnahmefläche bildet, in ein elektrisches Signal um.
In dem IR-Trennungsprisma 220 fällt das einfallende Licht an der objektseitigen Einfallsfläche 220a des IR-Trennungsprismas 220 ein. Das Licht, das an der reflektierenden Fläche 220b, die der objektseitigen Einfallsfläche 220a gegenüberliegt, reflektiert wird, wird an einer Grenze der objektseitigen Einfallsfläche 220a des IR-Farbtrennungsprismas 220 total reflektiert und fällt auf den IR-Bildsensor 230, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 220c emittiert wurde, die der objektseitigen Einfallsfläche 220a gegenüberliegt. Beispielsweise ist ein IR-reflektiver Film 240 auf der reflektierenden Oberfläche 220b durch Dampfabscheidung gebildet. Das IR-Trennungsprisma 220 veranlasst das Licht der IR-Komponente in dem einfallenden Licht, daran reflektiert zu werden, und veranlasst, anderes Licht (Licht der B-Komponente, der R-Komponente und der G-Komponente), dort durchtransmittiert zu werden. Der IR-Bildsensor 230 veranlasst das Licht, das an der reflektierenden Fläche 220b und der objektseitigen Einfallsfläche 220a reflektiert wurde, darauf einzufallen, wodurch das Licht empfangen wird. Auf diese Weise ist das IR-Trennungsprisma 220 so geformt, dass sich das Licht in dem IR-Trennungsprisma 220 vorwärtsbewegt.
In dem Blau-Farbtrennungsprisma 221 fällt Licht (einfallendes Licht), das durch das IR-Trennungsprisma 220 transmittiert wurde, auf der objektseitigen Einfallsfläche 221a bis Blau-Farbtrennungsprisma 221 ein. Das Licht, das an der reflektierenden Fläche 221b, die der objektseitigen Einfallsfläche 221a gegenüberliegt, reflektiert wird, wird an einer Grenze der objektseitigen Einfallsfläche 221a bis Blau-Farbtrennungsprisma 221 total reflektiert und fällt auf den blauen Farbbildsensor 231 ein, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 221c emittiert wurde, die der objektseitigen Einfallsfläche 221a gegenüberliegt. Beispielsweise wird ein für blaues Licht reflektiver Film 241 auf der reflektierenden Fläche 221 b durch Dampfabscheidung gebildet. Das Blau-Farbtrennungsprisma 221 veranlasst das Licht der B-Komponente in dem einfallenden Licht, daran reflektiert zu werden, und veranlasst anderes Licht (Licht der R-Komponente und der G-Komponente) dort durchtransmittiert zu werden. Der blaue Farbbildsensor 231 veranlasst das Licht, das an der reflektierenden Fläche 221b und der objektseitigen Einfallsfläche 221a reflektiert wurde, darauf einzufallen, wodurch das Licht empfangen wird. Auf diese Weise ist das Blau-Farbtrennungsprisma 221 so gebildet, dass sich das Licht in dem Blau-Farbtrennungsprisma 221 vorwärtsbewegt.
In dem Rot-Farbtrennungsprisma 222 fällt das Licht (einfallendes Licht), das durch das Blau-Farbtrennungsprisma 221 transmittiert wurde, auf einer objektseitigen Einfallsfläche 222a des Rot-Farbtrennungsprismas 222 ein. Das Licht, das an der reflektierenden Fläche 222b, die der objektseitigen Einfallsfläche 222a gegenüberliegt, reflektiert wird, wird an einer Grenze der objektseitigen Einfallsfläche 222a des Rot-Farbtrennungsprismas 222 total reflektiert und fällt auf den roten Farbbildsensor 232 auf, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 222c emittiert wurde, die der objektseitigen Einfallsfläche 222a gegenüberliegt. Beispielsweise ist ein für rotes Licht reflektierender Film 242 auf der reflektierenden Oberfläche 222b durch Dampfabscheidung gebildet. Das Rot-Farbtrennungsprisma 222 veranlasst das Licht der R-Komponente in dem einfallenden Licht, daran reflektiert zu werden, und veranlasst anderes Licht (Licht der G-Komponente), dort durchtransmittiert zu werden. Der rote Farbbildsensor 232 veranlasst das Licht, das an der reflektierenden Oberfläche 222b und der objektseitigen Einfallsfläche 222a reflektiert wurde, darauf einzufallen, wodurch das Licht empfangen wird. Auf diese Weise ist das Rot-Farbtrennungsprisma 222 geformt, sodass das Licht sich in dem Rot-Farbtrennungsprisma 222 vorwärtsbewegt.
In dem Grün-Farbtrennungsprisma 223 fällt das Licht (einfallendes Licht), das durch das Rot-Farbtrennungsprisma 222 transmittiert wurde, an der objektseitigen Einfallsfläche 223a des Grün-Farbtrennungsprismas 223 ein und fällt auf den grünen Farbbildsensor 233, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 223c emittiert wurde, die der objektseitigen Einfallsfläche 223a gegenüberliegt. Auf diese Weise ist das Grün-Farbtrennungsprisma 223 geformt, sodass sich das Licht in dem Grün-Farbtrennungsprisma 223 vorwärtsbewegt.
Die Zahl von Malen, die das Licht in jedem Farbtrennungsprisma reflektiert wird, ist normalerweise eine gerade Zahl (beispielsweise zweimal oder keinmal). Der Grund hierfür ist, dass Spiegelbildinformation von dem Farbtrennungsprisma in einem Fall ausgegeben wird, in dem die Zahl von Reflexionen eine ungerade Zahl ist.
Betrachtung zu Form- und Layout-Beziehung des Farbtrennungsprismas
Als Nächstes wird eine Form- und Layout-Beziehung eines jeden Farbtrennungsprismas in dem Vier-Farbtrennungsprisma 20A betrachtet werden.
In dem Vier-Farbtrennungsprisma 20A sind das IR-Trennungsprisma 220 und der IR-Bildsensor 230 und das Blau-Farbtrennungsprisma 221 und der Blau-Farbbildsensor 231 auf gegenüberliegenden Seiten jenseits einer Mittellinie ILC des einfallenden Lichts angeordnet. Die Mittellinie ILC des einfallenden Lichts steht für einen optischen Pfad des Lichts von mehreren einfallenden Strahlen, die vertikal auf die objektseitige Einfallsfläche 220a des IR-Trennungsprismas 220 einfallen. Das Licht wird durch das IR-Trennungsprisma 220 transmittiert, wird durch das Blau-Farbtrennungsprisma 221 transmittiert, wird durch das Rot-Farbtrennungsprisma 222 transmittiert und fällt auf eine Mitte C1 (siehe 4B) auf einer Nichtempfangsfläche des grünen Farbbildsensors 233 auf, die der Lichtemissionsfläche 233c des Grün-Farbtrennungsprismas 223 gegenüberliegt. Hier ist der IR-Bildsensor 230 auf einer oberen Seite (siehe 5) aus Sicht der Mittellinie ILC des einfallenden Lichts angeordnet und der blaue Farbbildsensor 231 ist auf einer unteren Seite (siehe 5) aus Sicht der Mittellinie ILC des einfallenden Lichts angeordnet.
Das Rot-Farbtrennungsprisma 222 und der rote Farbbildsensor 232 sind zwischen dem Blau-Farbtrennungsprisma 221 und dem blauen Farbbildsensor 231 einerseits und dem Grün-Farbtrennungsprisma 223 und dem grünen Farbbildsensor 233 andererseits angeordnet. Hier sind das Rot-Farbtrennungsprisma 222 und der rote Farbbildsensor 232 an der unteren Seite der Mittellinie ILC des einfallenden Lichts angeordnet, angesichts eines Layout-Raums innerhalb des Kamerakopfes 14 (siehe 5). Wenn die Layout-Position des roten Farbbildsensors 232 auf der oberen Seite aus Sicht der Mittellinie ILC des einfallenden Lichts angeordnet ist, überlappt sich infolge eines begrenzten Raums innerhalb des Kamerakopfes 14 die Layout-Position des roten Farbbildsensors mit der Layout-Position des IR-Bildsensors 230 oder der Layout-Position des Grün-Farbtrennungsprismas 223. Entsprechend wird es schwierig, die Sensoren körperlich anzuordnen. Da der rote Farbbildsensor 232 aus Sicht der Mittellinie ILC des einfallenden Lichts auf der unteren Seite angeordnet ist, ermöglicht das Endoskop 10, dass das Vier-Farbtrennungsprisma 20A innerhalb des begrenzten Layout-Raums angeordnet wird. Es ist daher möglich, den Kamerakopf 14 zu miniaturisieren, der das Vier-Farbtrennungsprisma aufnimmt.
In 5 ist das IR-Trennungsprisma 220 unter den jeweiligen Farbtrennungsprismen am nächsten an der Objektseite angeordnet. Das bedeutet, dass das IR-Trennungsprisma 220 näher an der Objektseite angeordnet ist, als die anderen Farbtrennungsprismen (Blau-Farbtrennungsprisma 221, Rot-Farbtrennungsprisma 222 und Grün-Farbtrennungsprisma 223), wenn Licht empfangen wird, das von dem betroffenen Bereich einfällt.
Auf diese Weise kann der IR-Bildsensor 230, der angeordnet ist, der Lichtemissionsoberfläche 220c des IR-Trennungsprismas 220 gegenüber zu liegen, soviel wie möglich von dem IR-Licht empfangen. Das IR-Licht fluoresziert in einer geringeren Lichtintensität im Vergleich zu dem Licht der B-Komponente der R-Komponente und der G-Komponente. Dies heißt, hinsichtlich des Lichtes, das das Vier-Farbtrennungsprisma 20A einfällt, das Vier-Farbtrennungsprisma 220A eine Lichtquantität der IR-Komponente, die von dem IR-Bildsensor 230 empfangen wird, halten kann, infolge von Prismatransmission abzunehmen. Das Vier-Farbtrennungsprisma A kann ein klar aufgenommenes Bild des betroffenen Bereichs, auf Basis von Fluoreszenz, die durch das Licht der IR-Komponente erzeugt wird, die von einer fluoreszierendes Substanz (beispielsweise ICG) innerhalb des betroffenen Bereichs emittiert wird.
In 5 ist das Blau-Farbtrennungsprisma 221 näher an der Objektseite angeordnet, folgend (als Zweites) auf das IR-Trennungsprisma 220). Der Grund ist, dass die B-Komponente eine kürzere Wellenlänge aufweist als die R-Komponente und die G-Komponente. Wenn die Wellenlänge kürzer wird, empfängt jedes Farbtrennungsprisma weniger Einfluss von polarisiertem Licht, das auftreten kann, wenn das Licht reflektiert wird. Da in dem Vier-Farbtrennungsprisma 20A das Blau-Farbtrennungsprisma 221 näher an der Objektseite angeordnet ist, als das Rot-Farbtrennungsprisma 222 und das Grün-Farbtrennungsprisma 223, ist es daher möglich, den Einfluss des polarisierten Lichts zu beschränken.
Das Blau-Farbtrennungsprisma näher an der Objektseite als das IR-Trennungsprisma 220. In diesem Fall wird, angesichts der spektroskopischen Eigenschaften des blau-lichtreflektivem Films 241, der für das Blau-Farbtrennungsprisma 221 verwendet wird, die spektrale Transmittanz an einer hohen Wellenlängenseite (das heißt, auf der Seite der grünen Farb-Komponente, der roten Farb-Komponente) in 8. Entsprechend nimmt ein reflektiertes Ausmaß des IR-Lichtes an dem blau-lichtreflektivem Film 241 zu, wodurch die Lichtquantität des IR-Lichtes annimmt, das auf das IR-Trennungsprisma 220 einfällt, das in der rückwertigen Stufe angeordnet ist.
Da das IR-Trennungsprisma 220 näher an der Objektseite angeordnet ist, als das Blau-Farbtrennungsprisma 221, wie es in 5 illustriert ist, kann daher in dem Endoskop 10 ein Bild, das durch das IR-Licht erhalten wird, eine höhere Bildqualität aufweisen gleich zu einem Fall, bei dem das Blau-Farbtrennungsprisma 221 näher an der Objektseite angeordnet ist als das IR-Trennungsprisma 220. Das heißt, dass auf Basis der Fluoreszenz des ICG das Endoskop 10 ein Bild erhalten kann, das klar einen Zustand des betroffenen Bereichs zeigt.
Das Grün-Farbtrennungsprisma 223 und der Grün-Farbbildsensor 233 sind angeordnet, um das Licht zu empfangen, in die Einfalllichtmittellinie ILC im Wesentlichen als die Mitte eingestellt wird. In diesem Fall ist es, ohne dass ein Bedarf nach einer Anordnung eines Grün-lichtreflektiven Films bestehen würde, möglich, eine Form des Farbtrennungsprismas 223 zu vereinfachen. Entsprechend ist es einfach, ein Konfigurationselement hinsichtlich der G-Komponente auszulegen.
Es ist vorzuziehen, dass die Reihenfolge des Grün-Farbtrennungsprismas 223 die Letzte ist, die einfallendes Licht erhält. Das heißt, es ist vorzuziehen, dass das Grün-Farbtrennungsprisma 223 am weitesten von den mehreren Farbtrennungsprismen von der Objektseite entfernt ist. Die G-Komponente ist in einem Mittelwellenllängenband zwischen der B-Komponente und der R-Komponente enthalten. In einer vorderen Stufe aus Sicht des Grün-Farbtrennungsprismas 223 können der IR-reflektive Film 240, der blaulichtreflektive Film 241 und der rot-lichtreflektive Film 242 einfach LichtKomponenten außer der G-Komponente blockieren. Diese reflektiven Filme können als Tiefpassfilter (LPF) oder als Hochpassfilter (HPF) ausgelegt sein. Entsprechend ist es einfach, die Filter auszulegen.
Zweites Strukturbeispiel des Farbtrennungsprismas
6 ist eine Ansicht, die ein zweites Strukturbeispiel (Vier-Farbtrennungsprisma B) des Vier-Farbtrennungsprismas 20 illustriert. In dem Vier-Farbtrennungsprisma 20B wird eine Beschreibung der gleichen Struktur wie die des Vier-Farbtrennungsprismas 20A, das in 5 illustriert ist, ausgelassen oder vereinfacht.
Im Vergleich zu dem Vier-Farbtrennungsprisma 20A das oben beschrieben ist, erfüllt das Vier-Farbtrennungsprisma 20B θ > θ1. Da die Winkel voneinander in dieser Weise unterschiedlich sind, weist jedes Farbtrennungsprisma eine gegenseitig unterschiedliche Form, Orientierung und Größe auf. Durch detaillierte Betrachtungen des vorliegenden Erfinders wurde gefunden, dass ein Fall von θ2 = θ1 auch die gleiche Konfiguration annimmt, wie die des Farbtrennungsprismas B, das in 6 illustriert ist.
Der IR-Bildsensor 230 veranlasst, das Licht, das an der reflektiven Oberfläche 220b und der objektseitigen Einfallsfläche 220a reflektiert wird, darin einfällt, wodurch das Licht empfangen wird. Der Winkel θ1, der in 6 illustriert ist, ist < θ1, der in 5 illustriert ist. Entsprechend ist ein Reflektionswinkel (Winkel, der zwischen einer Linie senkrecht zu der reflektiven Oberfläche 220b und einem Lichtstrahl gebildet ist, der von der reflektiven Oberfläche 220b reflektiert wird, an der reflektiven Oberfläche 220b des IR-Trennungsprismas 220 kleiner als in einem Fall, der in 5 illustriert ist. In ähnlicher Weise wird ein Winkel (Winkel, der zwischen einer Linie senkrecht zur der objektseitigen Fläche 220a und einem Lichtstrahl gebildet ist, der von der objektseitigen Einfallsfläche 220a reflektiert wird) an der objektseitigen Einfallsfläche 220A kleiner als in dem Fall, der in 5 illustriert ist.
Daher ist eine Orientierung des Lichtstrahls, der an der objektseitigen Einfallsfläche 220a reflektiert wird, nah an einer Orientierung des Lichtstrahls, der sich in dem Grün-Farbtrennungsprisma 223 vorwärts bewegt, und eine Position des IR-Bildsensors 230 ist nahe an einer Position des Grün-Farbtrennungsprismas 233.
Um eine benötigte optische Pfadlänge sicherzustellen, ist das IR-Trennungsprisma 220 so ausgelegt, dass eine Entfernung der objektseitigen Einfallsfläche 220a und der Lichtemissionsfläche 220c länger ist, als in einem Fall, der in 5 illustriert ist. Entsprechend ist eine reflektive Oberfläche 220b des IR-Trennungsprismas 220 entlang des Lichtstrahls gebogen, der an der objektseitigen Einfallsfläche 220a reflektiert wird, und daher ist eine Form des IR-Trennungsprismas kompliziert. Die reflektive Oberfläche 220b benötigt ein Polieren, um die Lichtkomponenten mit Ausnahme der IR-Komponente zu Transmittieren. Wenn jedoch die reflektierende Oberfläche 220b gebogen ist, ist es unwahrscheinlicher, dass die reflektive Oberfläche 220b poliert werden muss.
Auf diese Weise ist ein vorderer Endabschnitt des IR-Trennungsprismas 220 (Endabschnitt einschließlich Emissionsfläche 220c und dem IR-Bildsensor 230) in der Nähe der Seite des Grün-Farbtrennungsprismas 223 gebildet. Im Vergleich zu dem Fall, der in 5 illustriert ist, ist es entsprechend schwieriger, das Rot-Farbtrennungsprisma 222 zwischen dem vorderen Endabschnitt des IR-Prismas 220 und dem Grün-Farbtrennungsprisma 220 anzuordnen. Daher ist das rot-Farbtrennungsprisma 222 mit dem Blau-Farbtrennungsprisma 221 an einer Unterseite aus Sicht der Einfallslichtmittellinie ILC angeordnet.
Der blaue Farbbildsensor 231 lässt das Licht, das an der reflektiven Oberfläche 221b und der objektseitigen Einfallsfläche 221a reflektiert wird, darauf einfallen, wodurch das Licht empfangen wird. Der Winkel θ2, der in 6 illustriert ist, ist größer als der Winkel θ2, der in 5 illustriert ist. Entsprechend ist ein Reflektionswinkel (Winkel, der zwischen einer Linie senkrecht zu der reflektiven Oberfläche 221b und einem Lichtstrahl gebildet ist, der von der reflektiven Oberfläche 221b reflektiert wird) an der reflektiven Oberfläche 221b des Blau-Farbtrennungsprismas 221 größer als in dem Fall, der in 5 illustriert ist. Entsprechend wird ein Reflektionswinkel (Winkel, der zwischen einer Linie senkrecht zu der objektseitigen Einfallsfläche 221a und einem Lichtstrahl gebildet ist, der von der objektseitigen Einfallsfläche 221a reflektiert wird) an der objektseitigen Einfallsfläche 221a größer als in dem Fall, der in 5 illustriert ist.
Daher ist Licht, das von der objektseitigen Einfallsfläche 221a reflektiert wird und von der Lichtemissionsfläche 221c emittiert wird, nahe an der Einfallsfläche des Vier-Farbtrennungsprismas 20B (das heißt an der objektseitigen Einfallsfläche 220a des IR-Trennungsprismas 220) und wird in einem Endabschnitt einer objektseitigen Einfallsfläche 220a in dem blauen Farbbildsensor 231 empfangen.
Eine Auslegung wird vorgenommen, um die folgende Bedingung zu erfüllen. Das Licht, das an der reflektiven Oberfläche 221b des Blau-Farbtrennungsprismas 221 reflektiert wird, geht nicht jenseits eines Bereichs der objektseitigen Einfallsfläche 221a und wird an der objektseitigen Einfallsfläche 221a reflektiert. Das Licht wird an der objektseitigen Einfallsfläche 221a total reflektiert.
Als nächstes wird Pixeladdition beschrieben werden.
Der IR-Bildsensor 230 kann ein elektrisches Signal mit jedem Pixelwert (Signalniveau) ohne jede Änderung ausgeben. Der IR-Bildsensor 230 kann jedoch das elektrische Signal mit einem Pixelwert ausgeben, der einer H/V-Pixeladditionsverarbeitung durch Durchführen der H/V-Pixeladditionsverarbeitung zum Addieren von Pixelwerten, die in einer horizontalen (H) oder vertikalen (V) Richtung benachbart sind, unterworfen wurden.
Wenn H/V-Pixel addiert werden, beispielsweise in einem Fall, bei dem der Pixelwert des IR-Bildsensors 230 etwa „30“ beträgt, wird der Pixelwert der IR-Komponente „120“ (= 30 x 4) durch Addieren der Pixel.
Wenn angenommen wird, dass der Pixelwert der IR-Komponente der Technik etwa „10“ ist, ist der IR-Bildsensor 230 entsprechend dem Endoskop 10 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform unabhängig angeordnet. Entsprechend kann in einem Vergleich zum Stand der Technik der Pixelwert der IR-Komponente mit dem 3-fachen bis 12-fachen Wert erhalten werden.
Es wird angenommen, dass der Pixelwert der jeweiligen RGB-Bildsensoren 231, 232 und 233 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel annähernd „100“ beträgt. In diesem Fall wird, wenn die HN-Pixeladditionsverarbeitung hinzugefügt wird, jedes Signalniveau der R-Komponente, der G-Komponente und der B-Komponente im Wesentlichen das gleiche Signalniveau der IR-Komponente. Entsprechend sind das RGB-Bild und das IR-Bild ähnlich sichtbar. Das RGB-Bild wird erhalten durch Verwenden wenigstens eines Signals der R-Komponente, der G-Komponente und der B-Komponente. Das IR-Bild wird unter Verwendung des Signals der IR-Komponente erhalten.
Sensorempfindlichkeit des Bildsensors
7 ist ein Graph, der eine Sensorempfindlichkeit des Bildsensors 230 illustriert. Die vertikale Achse steht für die Sensorempfindlichkeit. Die Sensorempfindlichkeit entspricht einem Verhältnis der Lichtmenge, die durch den Bildsensor 230 erfasst wird, hinsichtlich der Lichtmenge des Lichts, das auf dem Bildsensor 230 einfällt. Die Sensorempfindlichkeit, die in 7 illustriert ist, ist ein Absolutwert in einem Fall, bei dem die Sensorempfindlichkeit in der Lichtwellenlänge von 510 nm auf den Wert 1 gesetzt ist. Die horizontale Achse steht für die Lichtwellenlänge in Einheiten von nm. Die Wellenform gh1 steht für Eigenschaften der Sensorempfindlichkeit des Bildsensors entsprechend der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform hinsichtlich der Lichtwellenlänge. Die Wellenform gh2 steht für Eigenschaften der Sensorempfindlichkeit eines Bildsensors entsprechend einem Vergleichsbeispiel (im Stand der Technik) hinsichtlich der Lichtwellenlänge.
In einem Fall des Bildsensors 230 entsprechend der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beträgt die Sensorempfindlichkeit, wie durch die Wellenform gh1 illustriert, in der Lichtwellenlänge von 830 nm 0,551, was etwa 55 % im Vergleich zu einem Fall der Lichtwellenlänge von 510 nm beträgt. Andererseits, in einem Fall des Bildsensors entsprechend dem Vergleichsbeispiel, beträgt die Sensorempfindlichkeit, wie durch die Wellenform gh2 illustriert, bei der Lichtwellenlänge von 830 nm 0,298, was etwa 30 % im Vergleich zu dem Fall der Lichtwellenlänge von 510 nm beträgt. Das Wellenlängenband von 830 nm ist das Wellenlängenband der Fluoreszenz unter Verwendung des ICG.
Im Vergleich zu der Sensorempfindlichkeit des Bildsensors entsprechend dem Vergleichsbeispiel ist die Sensorempfindlichkeit des Bildsensors 230 entsprechend der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Empfindlichkeit in einem blauen Lichtbereich (B-Komponente) von 400 nm bis 500 nm. Die Sensorempfindlichkeit des Bildsensors 230 wird jedoch in einem grünen Lichtbereich (G-Komponente) von 500 nm bis 600 nm und einem roten Lichtbereich (R-Komponente) von 600 nm bis 700 nm größer. Ferner ist die Sensorempfindlichkeit des Bildsensors 230 im Vergleich zu der Sensorempfindlichkeit des Bildsensors entsprechend dem Vergleichsbeispiel auch in einem Nahinfrarotlicht (IR-Licht)-Bereich (IR-Komponente) von 750 nm bis 900 nm hoch.
Im Folgenden wird auf einen Bildsensor mit den Eigenschaften der Sensorempfindlichkeit, die durch die Wellenform gh1 illustriert wird, als einem Hochempfindlichkeitssensor Bezug genommen. Ein Bildsensor mit den Eigenschaften der Sensorempfindlichkeit, die durch die Wellenform gh2 illustriert ist, wird als ein Normalempfindlichkeitssensor bezeichnet. Wie aus 7 erkannt werden kann, hat der Hochempfindlichkeitssensor eine hohe Empfindlichkeit auf der langen Wellenlängenseite im Vergleich zu dem Normalempfindlichkeitssensor.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird der Hochempfindlichkeitssensor für die Bildsensoren 230 bis 233 verwendet. Obwohl der Hochempfindlichkeitssensor für die roten, grünen und blauen Farbbildsensoren 231 bis 233 verwendet ist, kann auch der Normalempfindlichkeitssensor verwendet werden.
Spektroskopische Eigenschaften des Vier-Farbtrennungsprismas
8 ist ein Graph, der ein Beispiel von spektroskopischen Eigenschaften (spektrale Transmittanz) des Vier-Farbtrennungsprismas 20 illustriert. Die vertikale Achse in 8 repräsentiert jede spektrale Transmittanz (%) und entspricht einem Verhältnis der Lichtmenge des Lichtes, das auf den Bildsensoren 230 bis 233 in jedem Prisma einfällt, gegenüber der Lichtmenge des Lichtes, das auf jedes Prisma einfällt.
Die horizontale Achse in 8 repräsentiert die Wellenlänge (nm) des Lichtes, das auf die jeweiligen Bildsensoren 230 bis 233 einfällt. Die Lichtmenge des Lichtes, das auf die Bildsensoren 230 bis 233 in jedem Prisma einfällt, entspricht der Lichtmenge des Lichtes, das von jedem Prisma emittiert wird.
In 8 illustriert Wellenform h1 (durchgehende Linie) die spektroskopischen Eigenschaften des Lichtes der IR-Komponente, die auf dem IR-Bildsensor 230 einfällt. Eine Transmittanz des Lichtes der IR-Komponente, die auf dem IR-Bildsensor 230 einfällt, in dem Licht, das in das Vier-Farbtrennungsprisma 230 einfällt, weist eine Spitzenwellenform auf, deren Wellenlänge nahe 900 nm in der Wellenlänge von 800 bis 1.000 nm ist und deren Transmittanz etwa 70% beträgt.
Wellenform h2 (einfach gepunktete Kettenlinie) illustriert die spektroskopischen Eigenschaften des Lichtes der R-Komponente, das auf den roten Farbbildsensor 232 einfällt. Eine Transmittanz des Lichtes der R-Komponente, das auf den roten Farbbildsensor 232 einfällt, weist eine Spitzenwellenform auf, deren Wellenlänge nahe 600 nm liegt und deren Transmittanz etwa 80% beträgt.
Wellenlängenform h3 (gepunktete Linie) illustriert die spektroskopischen Eigenschaften des Lichtes der B-Komponente, das auf den blauen Farbbildsensor 231 einfällt. Eine Transmittanz des Lichtes der B-Komponente, das auf den blauen Farbbildsensor 231 einfällt, besitzt eine Spitzenwellenform, deren Wellenlänge nahe 450 nm liegt, und deren Transmittanz 60% überschreitet.
Wellenlängenform h4 (Doppelpunkt-Kettenlinie) illustriert die spektroskopischen Eigenschaften des Lichtes der G-Komponente, das auf den grünen Farbbildsensor 233 einfällt. Eine Transmittanz des Lichtes der G-Komponente, das auf den grünen Farbbildsensor 233 einfällt, weist eine Spitzenwellenform auf, deren Wellenlänge nahe 530 nm ist und deren Transmittanz etwa 90% beträgt.
Auf diese Weise beträgt jede Transmittanz des Lichtes der IR-Komponente, der R-Komponente, der B-Komponente und der G-Komponente, die durch das Vier-Farbtrennungsprisma 20 aufgeteilt werden, 60%. Daher kann jeder Pixelwert der IR-Komponente, der R-Komponente, der B-Komponente und der G-Komponente in geeigneter Weise erhalten werden und ein Signal der IR-Komponente muss nicht wesentlich verstärkt werden. Auf diese Weise wird in einem Fall, in dem der betroffene Bereich aufgenommen wird, eine Farbwiedergabeeigenschaft eines aufgenommenen Bildes mit der IR-Komponente verbessert.
Spektrale Empfindlichkeit der Kamera des Vierplatinentyps
9 ist ein Graph, der die spektrale Empfindlichkeit in einem Fall illustriert, bei dem vier Bildsensoren 230 bis 232 verwendet werden. Die vertikale Achse in 9 steht für die spektrale Empfindlichkeit in Prozenteinheiten. Die horizontale Achse in 9 steht für eine Wellenlänge (nm) des Lichts, das auf die jeweiligen Bildsensoren 230 bis 233 einfällt. Die spektrale Empfindlichkeit entspricht der Lichtmenge des Lichts mit jeder Wellenlänge, die durch die Bildsensoren 230 bis 233 erfasst wird, hinsichtlich der Lichtmenge des Lichtes, das in das Vier-Farbtrennungsprisma 20 einfällt. Die spektrale Empfindlichkeit wird in einer derartigen Weise erhalten, dass die Sensorempfindlichkeit, die in 7 illustriert ist, mit der spektralen Transmittanz multipliziert wird, die in 8 illustriert ist. Die spektrale Empfindlichkeit ist einer der Leistungsindikatoren der Kamera des Vierplatinentyps im Inneren des Kamerakopfes 14. In 19 ist der Maximalwert der Sensorempfindlichkeit der normalen Sensorempfindlichkeit, die durch Wellenform gh6 in 7 illustriert ist (Sensorempfindlichkeit in einem Fall, bei dem die Wellenlänge sowohl in dem Normalempfindlichkeitssensor als auch dem Hochempfindlichkeitssensor 510 nm beträgt), auf den Wert 1 eingestellt. Auf diese Weise wird der Wert 1 mit der spektralen Transmittanz des Vier-Farbtrennungsprismas 20 multipliziert. Daher bezeichnet die spektrale Empfindlichkeit von 100% einen Zustand, bei dem die spektrale Transmittanz des Vier-Farbtrennungsprismas 20 100% beträgt und die Sensorempfindlichkeit des Normalempfindlichkeitssensors ist das Maximum.
Die spektrale Empfindlichkeit, die in 9 illustriert ist, weist einen jeden Hochwert in einem Blaulichtbereich, einem Grünlichbereich, einem Rotlichtbereich und einem Naheinfrarotlichtbereich auf, wenn das Licht durch das Vier-Farbtrennungsprisma 20 hindurchtritt.
Hier beträgt ein Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit in dem Grünlichtbereich (Wellenlängenband einschließlich 530 nm) etwa 90% (siehe Wellenform br2). Andererseits beträgt ein Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit in dem Naheinfrarotlichtbereich (Wellenlängenband einschließlich 830 nm) etwa 48% und weist einen Wert auf, der gleich oder größer als 40% des Spitzenwerts (90%) der spektralen Empfindlichkeit in dem Grünlichtbereich (530 nm) ist (siehe Wellenform br1).
Daher wird die spektrale Empfindlichkeit in dem IR-Bereich erhalten, um einen gewünschten hohen Wert zu haben. Hier entspricht der Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit in dem Grünlichtbereich dem Maximalwert der spektralen Empfindlichkeit in allen Wellenlängenbändern einschließlich dem sichtbaren Lichtband von RGB. Obgleich nicht illustriert ist im Stand der Technik der Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit in dem Naheinfrarotlichtbereich etwa halb so groß (etwa 24%) wie die spektrale Empfindlichkeit der Kamera des Vierplatinentyps entsprechend der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform.
Auf diese Weise weist die Kamera des Vierplatinentyps, die in dem Kamerakopf 14 enthalten ist, einen Spitzenwert von 40% oder mehr eines Spitzenwerts in dem sichtbaren Lichtbereich (hier eines Spitzenwerts in dem Grünlichtbereich) auf. Dies bedeutet, dass die Kamera des Vierplatinentyps eine hohe Empfindlichkeit für das IR-Licht aufweist.
Die Sensorempfindlichkeit der Bildsensoren, die in 7 bis 9 illustriert ist, die spektroskopischen Eigenschaften des Vier-Farbtrennungsprismas 20 und die spektrale Empfindlichkeit der Kamera des Vierplatinentyps sind Beispiele und das Endoskopsystem kann andere Eigenschaften aufweisen.
Konfiguration des Endoskopsystems
10 ist ein Blockdiagram, das eine Konfiguration des Endoskopsystems 5 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform illustriert. Das Endoskopsystem 5 ist ausgestaltet, ein Endoskop 10, eine CCU 30 und eine Anzeige 40 aufzuweisen. Die CCU 30 ist ein Beispiel eines Prozessors. Die Anzeige 40 ist ein Beispiel einer Anzeigevorrichtung.
Ein Kamerakopf 14 des Endoskops 10 weist ein Vier-Farbtrennungsprisma 20 und Bildsensoren 230, 231, 232 und 233 auf, die oben beschrieben sind. In 10 weist der Kamerakopf 14 ferner jeweilige Elementtreiber 141i, 141r, 141b und 141g, einen Antriebssignalgenerator 142, einen Synchronisierungssignalgenerator 143 und eine Signalausgabe 145 auf.
Der Elementtreiber 141i betreibt den Bildsensor 130 entsprechend einem Antriebssignal. Der Elementtreibe 141r betreibt des Bildsensor 131 entsprechend einem Antriebssignal. Der Elementtreiber 141b betreibt den Bildsensor 232 entsprechend einem Antriebssignal. Der Elementtreiber 141g betreibt den Bildsensor 133 entsprechend einem Antriebssignal.
Der Antriebssignalgenerator 142 erzeugt die Antriebssignale für die jeweiligen Elementtreiber 141i, 141r, 141b und 141g. Der Synchronisierungssignalgenerator 143 entspricht einer Funktion einer Timing-Generator (TG)-Schaltung und führt dem Antriebsgenerator 142 ein Synchronisierungssignal (Timing-Signal) zu.
Der Signalausgang 145 übermittelt ein elektrisches Signal, das von Bildsensoren 230, 231, 232 und 233 ausgegeben wird, an die CCU 30 über das Signalkabel 14z unter Verwendung beispielsweise eines LVDS-Verfahrens. Der Signalausgang 145 kann ein Synchronisierungssignal, das von dem Synchronisierungssignalgenerator 143 ausgegeben wird, an die CCU 30 über das Signalkabel 14z übermitteln. Der Signalausgang 145 kann ein Betriebssignal des Betriebsschalters 19 über das Signalkabel 14z an die CCU 30 übermitteln. Der Signalausgang 145 entspricht einer Funktion einer Signalausgabeschaltung.
Die CCU 30 erfüllt verschiedene Funktionen durch Ausführen eines Programms, das in einem internen oder externen Speicher (nicht illustriert) der CCU 30) gespeichert ist. Die verschiedenen Funktionen umfassen jede Funktion eines RGB-Signalprozessors 22, eines IR-Signalprozessors 23 und der Ausgabe 28.
Der RGB-Signalprozessor 22 konvertiert die elektrischen Signale der B-Komponente, der R-Komponente und der G-Komponente, die von den Bildsensoren 231, 232, 233 ausgegeben werden, in Videosignale, die auf der Anzeige 40 angezeigt werden können, und gibt die Videosignale an den Ausgang 28 aus.
Der IR-Signalprozessor 23 konvertiert das elektrische Signal der IR-Komponente, das von dem Bildsensor 230 ausgegeben wird, in ein Videosignal und gibt das Videosignal an den Ausgang 28 aus. Der IR-Signalprozessor 23 kann einen Verstärkungsjustierer 23z aufweisen. Der Verstärkungsjustierer 23z justiert ein Verstärkungsmaß (Verstärkung), wenn das elektrische Signal der IR-Komponente, das von dem IR-Bildsensor 230 ausgegeben wird, in das Videosignal konvertiert wird. Beispielsweise kann der Verstärkungsjustierer 23z eine Signalstärke des Videosignals der RGB-Komponente justieren, so dass sie im Wesentlichen die gleiche ist wie die Signalstärke des Videosignals der IR-Komponente.
Der Verstärkungsjustierer 23z ermöglicht einem Benutzer, das IR-Bild mit optimaler Intensität für das RGB-Bild zu reproduzieren. Anstelle des Justierens des Verstärkungsgrades des elektrischen Signals der IR-Komponente oder im Zusammenhang mit der Justierung, kann der RGB-Signalprozessor 22 den Verstärkungsgrad des elektrischen Signals der RGB-Komponente justieren.
Wenn eine Signalverarbeitung durchgeführt wird empfangen der RGB-Signalprozessor 22 und der IR-Signalprozessor 23 das Synchronisierungssignal, das von dem Synchronisierungssignalgenerator 143 ausgegeben wird, und werden in Entsprechung mit dem Synchronisierungssignal betrieben. Auf diese Weise wird ein Bild (Videobild) einer jeden RGB-Farbkomponente und ein Bild der IR-Komponente justiert, um keine Zeitverzögerung zu verursachen.
Entsprechend dem Synchronisierungssignal, das von dem Synchronisierungssignalgenerator 143 ausgegeben wird, gibt der Ausgang 28 wenigstens das Videosignal einer jeden RGB-Farbkomponente und/oder das Videosignal der IR-Komponente an die Anzeige 40 aus. Beispielsweise gibt der Ausgang 28 das Videosignal auf Basis eines dualen Ausgabemodus oder eines überlagerten Ausgabenmodus aus.
Während des dualen Ausgabemodus gibt der Ausgang 28 simultan ein RGB-Bild G1 und ein IR-Bild G2 (siehe 11) unter Verwendung unterschiedlicher Bildschirme aus.
Der duale Ausgabemodus ermöglicht einem Benutzer, den betroffenen Bereich tg durch Vergleichen des RGB-Bildes und des IR-Bildes miteinander unter Verwendung der unterschiedlichen Bildschirme zu beobachten.
Während des überlagerten Ausgabemodus gibt der Ausgang 28 ein synthetisiertes Bild GZ aus, in dem das RGB-Bild und das IR-Bild miteinander überlagert sind (siehe 12). Beispielsweise ermöglicht der überlagerte Ausgabemodus einem Benutzer, den betroffenen Bereich tg klar zu beobachten, der infolge des ICG fluoresziert und das IR-Bild als Beleuchtungslicht innerhalb des RGB-Bildes dient.
Ein Beispiel wurde beschrieben, bei dem der RGB-Signalprozessor 22, der IR-Signalprozessor 23 und der Ausgang 28 eine Verarbeitung unter Verwendung von Software durch den Prozessor innerhalb der CCU 30 durchführen, die mit dem Speicher kooperiert. Alle diese können jedoch auch ausgestaltet werden, um jeweils dedizierte Hardware aufzuweisen.
Auf Basis des Videosignals, das von der CCU 30 ausgegeben wird, veranlasst die Anzeige 40 einen Bildschirm, ein Bild eines Objektes anzuzeigen, wie dem betroffenen Bereich tg, das durch das Endoskop 10 aufgenommen und das von der CCU 30 ausgegeben wird. Im Fall eines dualen Ausgabemodus unterteilt die Anzeige 40 den Bildschirm in mehrere Bildschirme (beispielsweise in zwei Bildschirme) und veranlasst jeden Bildschirm, das RGB-Bild G1 und das IR-Bild G2 nebeneinander anzuzeigen (siehe 11). Im Fall des überlagerten Ausgabemodus, veranlasst die Anzeige 40 einen Bildschirm dazu, das synthetisierte Bild GZ anzuzeigen, indem das RGB-Bild G1 und das IR-Bild G2 miteinander überlagert sind (siehe 12).
Auf diese Weise kann in dem Endoskopsystem 5 in einem Fall, bei dem ein Bereich innerhalb eines Körpers unter Verwendung des Endoskops 10 aufgenommen wird, ein Indocyamin grün (ICG), das eine fluoreszierende Substanz ist, in den Körper gegeben werden, und Nahinfrarotlicht kann auf einen derartigen Bereich emittiert werden, wie einen überaus angewachsenen Tumor (betroffener Bereich). Der betroffene Bereich kann beleuchtet werden, um den betroffenen Bereich aufzunehmen.
Licht L, das in den Lichtquellenanschluss 18 durch einen Benutzerbedienungsoperationsschalter 19 eingeführt wird, wird zu einer Frontendseite des Schaftes 11 geleitet und aus dem Bildaufnahmefenster 11z emittiert, wodurch es einen Bereich um den betroffenen Bereich beleuchtet, der den betroffenen Bereich umfasst. Das Licht, das an dem betroffenen Bereich und Ähnlichem reflektiert wird, wird zu einer rückwärtigen Endseite des Schaftes 11 durch das Bildaufnahmefenster 10 geleitet, wird durch das Relais-Objektiv 13 fokussiert und fällt in das Vier-Farbtrennungsprisma 20 des Kamerakopfes 14 ein.
In dem Vier-Farbtrennungsprisma 20 bildet das Licht der IR-Komponente, das durch das IR-Trennungsprisma 220 in dem einfallenden Licht abgeteilt wird, ein Bild als ein optisches Bild der Infrarotlichtkomponente in dem IR-Bildsensor 230. Das Licht der B-Komponente, das durch das blaue Farbtrennungsprisma 221 abgetrennt wurde, bildet ein Bild als ein optisches Bild der blauen Farbkomponente in dem blauen Farbbildsensor 231. Das Licht der R-Komponente, das durch das rote Farbtrennungsprisma 220 abgetrennt wurde, bildet ein Bild als ein optisches Bild der roten Farbkomponente in dem roten Farbbildsensor 232. Das Licht der G-Komponente, das durch das grüne Farbtrennungsprisma 223 abgeteilt wurde, bildet ein Bild als ein optisches Bild der grünen Farbkomponente in dem grünen Farbbildsensor 233.
Das elektrische Signal der IR-Komponente, das durch den IR-Bildsensor 230 umgesetzt wird, wird durch den IR-Signalprozessor 23 innerhalb der CCU 30 in das Videosignal umgesetzt und an den Ausgang 28 ausgegeben. Jedes elektrische Signal der B-Komponente, der R-Komponente und der G-Komponente, die jeweils durch die Bildsensoren 231, 232 und 233 für sichtbares Licht umgesetzt wurden, werden in ein jeweiliges Videosignal durch den RG-Signalprozessor 22 innerhalb der CCU 30 umgesetzt und an den Ausgang 28 ausgegeben. Das Videosignal der IR-Komponente und die jeweiligen Videosignale der B-Komponente, der R-Komponente und der G-Komponente werden miteinander synchronisiert und an die Anzeige 40 ausgegeben.
In einem Fall, bei dem der Ausgang 28 den dualen Ausgabemodus einstellt, veranlasst die Anzeige 40 zwei Bildschirme, das RGB-Bild G1 und das IR-Bild G2 simultan anzuzeigen. 11 ist eine schematische Ansicht, die ein Bild während des dualen Ausgabemodus illustriert, das auf der Anzeige 40 angezeigt wird. Das RGB-Bild G1 ist ein Farbbild durch Aufnehmen des Bereichs einschließlich des betroffenen Bereichs tg nach emittieren des sichtbaren Lichts darauf. Das IR-Bild G2 ist ein Schwarzweißbild (jedwede optionale Farbe kann eingestellt werden) durch Aufnehmen des Bereichs einschließlich des betroffenen Bereichs tg nach emittieren des IR-Lichts darauf.
In einem Fall, bei dem der Ausgang 28 den überlagerten Ausgabemodus einstellt, zeigt die Anzeige 40 das synthetisierte Bild GZ1 an, in dem das RGB-Bild G1 und das IR-Bild G2 miteinander überlagert (miteinander synthetisiert) sind. 12 ist eine schematische Ansicht, die ein Bild während des überlagerten Ausgabemodus illustriert, das auf der Anzeige 40 angezeigt wird.
Vorteilhafter Effekt
Auf diese Weise umfasst das Endoskop 10 entsprechend der vorliegend beispielhaften Ausführungsform das Vier-Farbtrennungsprisma 20 das das erste Farbtrennungsprisma, das zweite Farbtrennungsprisma, das dritte Farbtrennungsprisma und das vierte Farbtrennungsprisma aufweist, die jeweils das Licht, das von dem betroffenen Bereich reflektiert wird, in die erste Farbkomponente, die zweite Farbkomponente, die dritte Farbkomponente und die vierte Farbkomponente aufteilen, die jeweils die blaue Farbkomponente, die rote Farbkomponente, die grüne Farbkomponente und die IR-Komponente sind, wobei der erste Farbbildsensor an dem ersten Farbtrennungsprisma installiert ist und die abgeteilte erste Farbkomponente in das elektrische Signal umsetzt, der zweite Farbbildsensor an dem zweiten Farbtrennungsprisma installiert ist und die abgeteilte zweite Farbkomponente in das elektrische Signal umsetzt, der dritte Farbbildsensor an dem dritten Farbtrennungsprisma installiert ist und die abgeteilte dritte Farbkomponente in das elektrische Signal umsetzt und der vierte Farbbildsensor an dem vierten Farbtrennungsprisma installiert ist und die abgeteilte vierte Farbkomponente in das elektrische Signal aufweist, wobei das Endoskop 10 einen Signalausgang 145 aufweist, der das Farbbildsignal und das IR-Signal aus den jeweiligen umgesetzten elektrischen Signalen ausgibt. Das erste Farbtrennungsprisma, das zweite Farbtrennungsprisma, das dritte Farbtrennungsprisma und das vierte Farbtrennungsprisma sind sequentiell von der Objektseite ausgehend angeordnet, wenn Licht empfangen wird, das von dem betroffenen Bereich einfällt. Der erste Farbbildsensor ist gegenüberliegend zu dem zweiten Farbbildsensor und dem dritten Farbbildsensor gegenüber dem einfallenden Lichtstrahl angeordnet, der vertikal auf die objektseitige Einfallsfläche des ersten Farbtrennungsprismas einfällt. Beispielsweise ist der einfallende Strahl die Einfallslichtmittellinie ILC.
Auf diese Weise kann das Endoskop 10 in nützlicher Weise und effizient jedes Farbtrennungsprisma anordnen (insbesondere das dritte Farbtrennungsprisma) und kann in einfacher Weise ein Vier-Farbtrennungsprisma 20 realisieren. Infolge der Auslegungsposition des ersten Farbtrennungsprismas und des ersten Farbbildsensors ist beispielsweise der Auslegungsraum für das dritte Farbtrennungsprisma auf der oberen Seite des einfallenden Strahls (ein Bereich hinsichtlich des einfallenden Strahls) klein. Jedoch kann der Auslegungsraum auf der unteren Seite der Mittellinie des einfallenden Strahls (dem anderen Bereich hinsichtlich des einfallenden Strahls) gesichert werden. Entsprechend kann das Vier-Farbtrennungsprisma 20 an dem Endoskop 10 angebracht werden und jeder unabhängige Bildsensor kann jede Farbkomponente empfangen, die durch jedes Farbtrennungsprisma abgeteilt wird. Daher ist es wahrscheinlich, dass die Lichtstärke einer jeden Farbkomponente sichergestellt werden kann. Obgleich die Lichtemissionsmenge in der Fluoreszenz gering ist, verbessert entsprechend das Endoskop 10 eine Bildqualität durch Hinzufügen der Infrarotlichtkomponente zu dem Bild. Das Endoskop 10 kann eine Farbbalance durch unabhängiges Steuern einer jeden Farbkomponente justieren und kann eine Farbreproduzierbarkeit einer jeden Farbkomponente verbessern.
Zweite beispielhafte Ausführungsform (nicht von den Ansprüchen erfasst, aber hilfreich zum Verständnis der Erfindung)
In der ersten beispielhaften Ausführungsform wurde das Prisma des Vier-Platinen-Typs beschrieben. In der zweiten beispielhaften Ausführungsform wird ein Prisma des Drei-Platinen-Typs beschrieben, das das Licht in das IR-Licht und drei von B-Licht und R-Licht und G-Licht aufteilt. Das heißt, der Kamerakopf 14 umfasst ein Drei-Farbtrennungsprisma und drei Bildsensoren. Das IR-Licht wird unter Verwendung des blauen Farbtrennungsprismas abgeteilt und wird durch den Bildsensor empfangen.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden die gleichen Bezugszeichen für den gleichen Gegenstand wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform vergeben und eine Beschreibung davon wird ausgelassen oder vereinfacht.
14 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel des Drei-Farbtrennungsprismas 20A entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform illustriert. Das Drei-Farbtrennungsprisma 20A teilt das einfallende Licht, das durch das Relais-Objektiv 13 geführt wird in das R-Licht, das G-Licht, das B-Licht und das IR-Bild auf. In dem Drei-Farbtrennungsprisma 20A sind das IR- und Blau-Farbtrennungsprisma 320, das Rot-Farbtrennungsprisma 321 und das Grün-Farbtrennungsprisma 322 in Reihenfolge entlang der Richtung der optischen Achse montiert.
Ein IR- und Blau-Farbbildsensor 330 ist angeordnet, um der Lichtemissionsfläche 320c des IR- und Blau-Farbtrennungsprismas 320 gegenüber zu liegen. Ein roter Farbbildsensor 331 ist angeordnet, um der Lichtemissionsfläche 321c des Rot-Farbtrennungsprismas 321 gegenüber zu liegen. Ein grüner Farbbildsensor 332 ist angeordnet, um der Lichtemissionsfläche 322c des Grün-Farbtrennungsprismas 322 gegenüber zu liegen.
Beispielsweise sind die Bildsensoren 330 bis 332 CCT- oder CMOS-Bildsensoren mit jeweiligen Pixeln, die in einer horizontalen H) und einer vertikalen V) Richtung angeordnet sind. Die Bildsensoren 330 bis 332 setzten das optische Licht, bei dem Licht das in jede Farbe von I, R, B, R und G aufgeteilt ist, ein Bild auf einer jeden Bildaufnahmefläche bildet, in das elektrische Signal um. Das IR-Licht wird durch den IR- und Blau-Farbbildsensor 330 erfasst und daher scheint das IR-Licht in einer blauen Farbe.
In dem IR- und Blau-Farbtrennungsprisma 320 fällt das einfallende Licht auf der Einfallsfläche 320a des IR- und Blau-Farbtrennungsprisma 320 ein. Das Licht, das an der reflektiven Oberfläche 320b, die der Einfallsfläche 320a gegenüberliegt, reflektiert wird, wird an einer Grenze der Einfallsfläche 320a des IR- und Blau-Farbtrennungsprismas 320 total reflektiert und fällt auf den IR- und Blau-Farbbildsensor 330 ein, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 320c emittiert wurde, die der Einfallsfläche 320a gegenüberliegt. Beispielsweise wird ein IR- und blau-lichtreflektiver Film 340 auf der reflektiven Oberfläche 320b durch Dampfabscheidung gebildet. Das IR- und Blau-Farbtrennungsprisma 320 veranlasst das Licht der IR- und der Blau-Farbkomponente in dem einfallenden Licht, daran reflektiert zu werden und lässt anderes Licht (Licht der R-Komponente und der G-Komponente) hindurch treten. Der IR- und Blau-Farbbildsensor 330 lässt das Licht, das an der reflektiven Oberfläche 320b und der Einfallsfläche 320a reflektiert wurde, darauf einfallen, wodurch das Licht empfangen wird. Auf diese Weise ist das IR- und Blau-Farbtrennungsprisma 320 geformt, so dass sich Licht in dem IR- und Blau-Farbtrennungsprisma 320 fortbewegt.
In dem Rot-Farbtrennungsprisma 321 fällt das Licht (einfallendes Licht), das durch das IR- und Blau-Farbtrennungsprisma 320 transmittiert wurde, auf die Einfallsfläche 321a des Rot-Farbtrennungsprismas 321 ein. Das Licht, das an der reflektiven Oberfläche 321b die der Einfallsfläche 321a gegenüberliegt, reflektiert wird, wird an einer Grenze der Einfallsfläche 321a des Rot-Farbtrennungsprismas 321 total reflektiert und fällt auf den Rot-Farbbildsensor 331 auf, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 321c emittiert wurde, die der Einfallsfläche 321a gegenüberliegt.
Beispielsweise ist ein rot-lichtreflektiver Film 341 auf der reflektiven Oberfläche 321b durch Dampfabscheidung gebildet. Das Rot-Farbtrennungsprisma 321 veranlasst das Licht der R-Komponente in dem einfallenden Licht, daran reflektiert zu werden, und lässt anderes Licht (Licht der G-Komponente) hindurchtreten. Der Rot-Farbbildsensor 331 lässt das Licht, das an der reflektiven Oberfläche 321b und der Einfallsfläche 321a reflektiert wurde, darauf einfallen, wodurch das Licht empfangen wird. Auf dieser Weise ist das Rot-Farbtrennungsprisma 321 geformt, so dass sich Licht in dem Rot-Farbtrennungsprisma 321 fortbewegt.
In dem Grün-Farbtrennungsprisma 322 fällt das Licht (einfallendes Licht), das durch das Rot-Farbtrennungsprisma 321 hindurchgetreten ist, auf der Einfallsfläche 322a des Grün-Farbtrennungsprismas 322 ein und fällt auf den Grün-Farbbildsensor 332 ein, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 322c emittiert wurde, die der Einfallsfläche 322a gegenüberliegt. Auf diese Weise ist das Grün-Farbtrennungsprisma 322 geformt, so dass sich Licht in dem Grün-Farbtrennungsprisma 322 fortbewegt.
In der Kamera des Drei-Platinen-Typs (Drei-Farbtrennungsprisma 20A und Bildsensoren 330 bis 332) beträgt eine optische Distanz (optische Pfadlänge) im Fall einer C-Halterung von einer Flanschoberfläche 13v des Relais-Objektivs 13 bis zu den Bildsensoren 330 bis 332 17,526 mm. Ein Brechungsindex des Drei-Farbtrennungsprismas 20A kann der gleiche Wert von „1,8“ sein, der auch ein Brechungsindex des Vier-Farbtrennungsprismas 20 ist. In einem Fall der Kamera des Drei-Platinen-Typs liegt mehr Raum in dem Auslegungsraum im Vergleich zur Kamera des Vier-Platinen-Typs vor. Entsprechend kann der Brechungsindex des Drei-Farbtrennungsprismas 20A ein Wert des Brechungsindex sein, der etwas geringer ist als der der Kamera des Vier-Platinen-Typs, beispielsweise „1,7“. Im Vergleich zu der Kamera des Vier-Platinen-Typs ist der Brechungsindex auf einem geringfügig kleineren Wert verringert. Auf diese Weise wird eine tatsächliche Entfernung (Länge) der Kamera des Drei-Platinen-Typs verkürzt.
15 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Endoskopsystems 5A entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt. Das Endoskopsystem entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration auf wie das entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform. Die gleichen Bezugszeichen werden zu den gleichen Konfigurationselementen wie denen entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform vergeben und eine Beschreibung davon wird ausgelassen oder vereinfacht. Hier werden eine Konfiguration und ein Betrieb hauptsächlich beschrieben, die sich von denen entsprechend der ersten Beispielhaften Ausführungsform unterscheiden.
Entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform sind, anders als bei der ersten beispielhaften Ausführungsform drei Elementtreiber 241ib, Elementtreiber 241r und Elementtreiber 241g auf der elektronischen Platine 250 angebracht. Der Elementtreiber 241ib treibt den IR- und Blau-Farbbildsensor 330 entsprechend eines Antriebssignals an. Der Elementtreiber 241r betreibt den Rot-Farbbildsensor 331 entsprechend einem Antriebssignal. Der Elementtreiber 241g treibt den Grün-Farbbildsensor 332 entsprechend einem Antriebssignal.
Der Antriebssignalgenerator 142 erzeugt die Antriebssignale für jeden der Elementtreiber 241ib, 241r und 241g.
Ein Signalausgang 145 übermittelt das elektrische Signal, das von den Bildsensoren 330, 331 und 332 ausgegeben wurde, an die CCU 30A. Entsprechend der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform übermittelt der Signalausgang 145, anders als bei der ersten beispielhaften Ausführungsform, das Signal der R-Komponenten (R-Signal), das Signal der G-Komponente (G-Signal) und das Signal (BIR-Signal) mit der B-Komponente und/oder der IR-Komponente an die CCU 30A.
Anstelle des RGB-Signalprozessors 22 und des IR-Signalprozessors 23 weist die CCU 30A einen R-Signalprozessor 261 zum Umsetzen des R-Signals in ein Videosignal, einen G-Signalprozessor 262 zum Umsetzen des G-Signals in ein Videosignal und ein BIR-Signalprozessor 263 zum Umsetzen des BIR-Signals in ein Videosignal auf. Der BIR-Signalprozessor 263 umfasst einen Verstärkungsjustierer 23z. Die CCU 30A ist die Gleiche wie die CCU 30 mit Ausnahme einer Konfiguration und eines Betriebs des Signalprozessors.
16 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit in einem Fall illustriert, bei dem drei Bildsensoren 330, 331 und 332 verwendet werden und ein Bildsensor 330 das IR- und blaue Farblicht empfängt. Die vertikale Achse in 16 steht für die spektrale Empfindlichkeit in Prozenteinheiten. Die horizontale Achse in 16 steht für eine Wellenlänge (nm) des Lichts, das auf den jeweiligen Bildsensoren 330 bis 332 einfällt. Die spektrale Empfindlichkeit entspricht der Lichtmenge des Lichts mit jeder Wellenlänge, die durch die Bildsensoren 330 bis 332 erfasst wird, hinsichtlich der Lichtmenge des Lichts, das auf das Drei-Farbtrennungsprisma 20A einfällt. Die spektrale Empfindlichkeit wird in einer derartigen Weise erhalten, dass die Sensorempfindlichkeit, die in 6 illustriert ist, mit der spektralen Transmittanz des Drei-Farbtrennungsprismas 20A multipliziert wird. Obgleich nicht illustriert, ist die spektrale Transmittanz des Drei-Farbtrennungsprismas 20A die Gleiche wie die spektrale Transmittanz des Vier-Farbtrennungsprismas 20 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform. Die spektrale Empfindlichkeit ist einer der Leistungsindikatoren der Kamera des Drei-Platinen-Typs innerhalb des Kamerakopfes 14.
Der IR- und Blau-Farbbildsensor 330 empfängt das Licht im blauen Lichtbereich und das IR-Licht durch das IR- und Blau-Farbtrennungsprisma 320. Als IR- und Blau-Farbbildsensor 330 wird der Hochempfindlichkeitssensor, der in der ersten beispielhaften Ausführungsform illustriert wurde, verwendet. Als Rot-Farbbildsensor 330 und Grün-Farbbildsensor 332 kann der Hochempfindlichkeitssensor oder der Normalempfindlichkeitssensor verwendet werden.
16 illustriert die spektrale Empfindlichkeit (siehe Wellenform br3) in einem Fall des Verwendens des Hochempfindlichkeitssensors und die spektrale Empfindlichkeit (siehe Wellenform br4) in einem Fall des Verwendens des Normalempfindlichkeitssensors. Da das Endoskop 10 den Hochempfindlichkeitssensor verwendet, kann die spektrale Empfindlichkeit in dem IR-Bereich verbessert werden. In dem Graph, der in 16 illustriert ist, beträgt ein Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit in der Nähe der Wellenlänge von 580 nm in dem Grünlichtbereich, der von dem Grün-Farbbildsensor 332 empfangen wird, etwa 94%. Andererseits beträgt ein Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit in der Nähe der Wellenlänge von 830 nm in dem IR-Bereich etwa 40%. Daher beträgt der Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit in dem IR-Bereich etwa 42,5% (40%/94%) des Spitzenwerts der spektralen Empfindlichkeit in dem sichtbaren Lichtbereich (hier der Wellenlänge von 580 nm), d.h. beträgt 40% oder mehr. Auf diese Weise kann die spektrale Empfindlichkeit in dem IR-Bereich mit einem gewünschten hohen Wert erhalten werden.
Hier wird als ein Vergleichsbeispiel ein Fall beschrieben werden, bei dem der Grün-Farbbildsensor das IR-Licht empfängt.
17 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit in einem Fall als dem Vergleichsbeispiel illustriert, bei dem ein IR- und -Grün-Farbbildsensor 332x (nicht dargestellt) das IR-Licht empfängt. Der IR- und -Grün-Farbbildsensor 332x empfängt das Licht in dem grünen Lichtbereich und das IR-Licht durch das Grün-Farbtrennungsprisma 322x. In dem Graph der Sensorempfindlichkeit, die in 17 illustriert ist, ist die Sensorempfindlichkeit des Hochempfindlichkeitssensors in dem grünen Lichtbereich (500 nm bis 600 nm) größer als die des Normalempfindlichkeitssensors.
Im Vergleich zur spektralen Empfindlichkeit des Normalempfindlichkeitssensors, der durch Wellenform gr2 in 17 illustriert ist, wird in dem grünen Lichtbereich die spektrale Empfindlichkeit des Hochempfindlichkeitssensors, der durch Wellenform gr1 illustriert ist, höher. Daher kann in einem Fall, bei dem der IR- und Grün-Farbbildsensor 332x verwendet wird, die Lichtempfangsempfindlichkeit des IR-Lichts verbessert werden. Andererseits ist die Farbbalance in dem sichtbaren Lichtbereich gestört und die Farbwiedergabefähigkeit (Verteilung der RGB-Farbkomponente) wird schlecht.
In dem Graph, der in 17 illustriert ist, beträgt der Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit der Wellenlänge von 580 nm in dem grünen Lichtbereich etwa 105%. Andererseits beträgt der Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit der Wellenlänge von 830 nm in dem IR-Bereich etwa 40%. Das heißt, der Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit dem IR-Bereich beträgt etwa 38% (40%/105%) des Spitzenwerts der spektralen Empfindlichkeit in dem grünen Lichtbereich, d.h. er ist kleiner als 40%. Daher ist es hinsichtlich der spektralen Empfindlichkeit in dem IR-Bereich schwierig, einen gewünschten Wert zu erreichen.
Wenn der Rot-Farbbildsensor das IR-Licht empfängt, besteht eine große Möglichkeit hinsichtlich einer ungeeigneten Konfiguration aus dem folgenden Grund. Das Wellenlängenband (beispielsweise das Wellenlängenband von 680 nm) des Anregungslichts, das zur Fluoreszenz verwendet wird, kann in dem roten Lichtbereich liegen oder matte rote Farbkomponenten können innerhalb des lebenden Körpers als die Farbkomponente vorliegen.
Entsprechend dem Endoskop 10 der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist die Sensorempfindlichkeit des IR- und Blau-Farbbildsensors 33 die des Hochempfindlichkeitssensors. Daher hat im Vergleich zu der Sensorempfindlichkeit des Normalempfindlichkeitssensors der IR- und -Blau-Farbbildsensor 330 eine Charakteristik, die hinsichtlich der langen Wellenlänge in dem IR-Lichtbereich hoch empfindlich ist. Entsprechend kann das Endoskop 10 die spektrale Empfindlichkeit des IR-Lichts im Vergleich zu der spektralen Empfindlichkeit des RGB-Lichts in dem sichtbaren Lichtbereich verbessern.
Wie es in 16 illustriert ist, ist in dem blauen Lichtbereich die Sensorempfindlichkeit des Hochempfindlichkeitssensors etwa die gleiche wie die Sensorempfindlichkeit des Normalempfindlichkeitssensors. Daher kann, auch wenn der Normalempfindlichkeitssensor mit dem Hochempfindlichkeitssensor ausgetauscht wird, das Endoskop 10 die Farbbalance davon abhalten, in dem sichtbaren Lichtbereich gestört zu werden.
Auf diese Weise kann in dem Endoskop 10 das Farbtrennungsprisma das 3-Farbtrennungsprisma 20A aufweisen, das das Licht, das von dem Objekt einfällt, in drei Farbkomponenten der roten Farbkomponente, der grünen Farbkomponente und der blauen Farbkomponente und der Infrarotlichtkomponente aufteilt. Der Bildsensor kann drei Bildsensoren 330 bis 332 aufweisen, die jeweils das optische Bild der drei getrennten Farbkomponenten in elektrische Signale umsetzen.
Auch in einem Fall, bei dem das Drei-Farbtrennungsprisma 20A verwendet wird, kann auf diese Weise das Endoskop 10 die spektrale Empfindlichkeit in dem Wellenlängenbereich des Infrarotlichts im Vergleich zu der spektralen Empfindlichkeit in dem Wellenlängenbereich des Lichts der drei Primärfarben in dem sichtbaren Lichtbereich verbessern. In einem Fall, bei dem der betroffene Bereich unter Verwendung des ICG verwendet wird, ist entsprechend beispielsweise der fluoreszierende Bereich unter Verwendung des IR-Bildes einfach sichtbar, wobei eine Änderung in dem RGB-Bild zurückgehalten wird, die den gesamten Bereich einschließlich des betroffenen Bereichs zeigt.
Das Endoskop 10 veranlasst einen Bildsensor, die blaue Farbkomponente und die Infrarotlichtkomponente zu erfassen. Auf diese Weise kann, auch wenn der Hochempfindlichkeitssensor als der Bildsensor verwendet wird, das Endoskop 10 die spektrale Empfindlichkeit der Infrarotlichtkomponente durch Reduzieren einer Änderung der spektralen Empfindlichkeit der blauen Farbkomponente verbessern. Daher kann eine Sichtbarkeit der Infrarotlichtkomponente durch Zurückhalten einer schwachen Farbwiedergebbarkeit (Änderung in einer Verteilung einer jeden Farbkomponente) einer jeden Farbkomponente der drei Primärfarben zurückgehalten werden.
Dritte beispielhafte Ausführungsform (nicht von den Ansprüchen erfasst, aber hilfreich zum Verständnis der Erfindung)
Die erste beispielhafte Ausführungsform verwendet das Prisma des Vier-Platinen-Typs und die zweite beispielhafte Ausführungsform verwendet das Prisma des Drei-Platinen-Typs. In einer dritten beispielhaften Ausführungsform wird jedoch ein Fall des Verwendens eines Prismas des Doppelplatinentyps zum Aufteilen des Lichts in das IR-Licht und das RGB-Licht beschrieben.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden die gleichen Bezugszeichen zum gleichen Gegenstand wie dem in der ersten beispielhaften Ausführungsform oder der zweiten beispielhaften Ausführungsform vergeben und eine Beschreibung davon wird ausgelassen oder vereinfacht.
18 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel des 2-Farbtrennungsprismas 20B entsprechend der dritten beispielhaften Ausführungsform illustriert. Das 2-Farbtrennungsprisma 20B teilt das einfallende Licht, das durch das Relais-Objektiv 13 geführt wird, in das Licht der RGB-Komponente, das das Licht der drei Primärfarben ist, und das Licht der IR-Komponente. In dem 2-Farbtrennungsprisma sind ein IR-Trennungsprisma 420 und ein RGB-Farbtrennungsprisma 421 in optischer Achsenrichtung in Reihenfolge montiert.
Ein IR-Bildsensor 430 ist angeordnet, um eine Lichtemissionsfläche 420c des IR-Trennungsprisma 420 gegenüberzuliegen. Ein RGB-Farbbildsensor 431 ist angeordnet, um einer Lichtemissionsfläche 421c des RGB-Farbtrennungsprismas 421 gegenüberzuliegen.
Beispielsweise sind die Bildsensoren 430 und 431 CCD- oder CMOS-Bildsensoren mit jeweiligen Pixeln, die in der horizontalen (H) Richtung und der vertikalen (V) Richtung angeordnet sind. Die Bildsensoren 430 und 431 setzen das optische Bild, bei dem das Licht, das in die zwei Farben von IR und RGB-Farben aufgeteilt ist, ein Bild auf einer jeden Bildaufnahmefläche bildet, in das elektrische Signal um.
In dem IR-Trennungsprisma 420 fällt das einfallende Licht auf die Einfallsfläche 420a des IR-Trennungsprismas 420 ein. Das Licht, das an einer reflektiven Oberfläche 420b, die der Einfallsfläche 420a gegenüberliegt, reflektiert wird, wird an einer Grenze der Einfallsoberfläche 420a des IR-Trennungsprismas 420 total reflektiert und fällt auf den IR-Bildsensor 430 ein, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 420c emittiert wurde, die der Einfallsfläche 420a gegenüberliegt. Beispielsweise ist ein IR-reflektiver Film 440 auf der reflektiven Oberfläche 420 durch Dampfabschaltung gebildet. Das IR-Trennungsprisma 420 veranlasst das IR-Licht in dem Einfallslicht, darin reflektiert zu werden, und lässt anderes Licht (Licht der RGB-Komponente) hindurchtreten. Der IR-Bildsensor 430 lässt das Licht, das an der reflektiven Oberfläche 420b und der Einfallsfläche 420a reflektiert wurde, darauf einfallen, wodurch das Licht empfangen wird. Auf diese Weise ist das IR-Trennungsprisma 420 geformt, so dass sich das Licht in dem IR-Trennungsprisma 420 vorwärtsbewegt.
In dem RGB-Farbtrennungsprisma 421 fällt das Licht (Einfallslicht), das durch das IR-Trennungsprisma 420 transmittiert wurde, auf eine Einfallsfläche 421a des RGB-Farbtrennungsprismas 421 ein und fällt auf den RGB-Bildsensor 431 ein, nachdem es von der Lichtemissionsfläche 421c emittiert wurde, die der Einfallsfläche 421a gegenüber liegt. Auf diese Weise ist das RGB-Farbtrennungsprisma 421 geformt, so dass sich das Licht in den RGB-Farbtrennungsprisma 421 fortbewegt.
In der Kamera des Doppelplatinentyps (2-Farbtrennungsprisma 20B und Bildsensoren 430 und 431) beträgt in einem Fall der C-Halterung die optische Entfernung (optische Farblänge) von einer Flanschoberfläche 13v des Relais-Objektivs 13 zu den Bildsensoren 430 und 431 ebenso 17,526 mm. Der Brechungsindex des 2-Farbtrennungsprismas 20B kann gleich „1,8“ sein, was der Brechungsindex des 4-Farbtrennungsprismas 20 ist. In einem Fall der Kamera des Doppelplatinentyps liegt im Vergleich zur Kamera des 4-Platinentyps mehr Raum in dem Auslegungsraum vor. Entsprechend kann der Brechungsindex des 2-Farbtrennungsprismas 20B ein kleinerer Brechungsindex als der der Kamera des 4-Platinentyps oder der Kamera des 3-Platinentyps sein, beispielsweise „1,7“ oder kleiner als „1,7“. Im Vergleich zu der Kamera des 4-Platinentyps oder des 3-Platinentyps weist der Brechungsindex den kleineren Wert auf. Entsprechend wird die tatsächliche Entfernung (Länge) der Kamera des Doppelplatinentyps verkürzt.
19 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Endoskopsystems 5B entsprechend der dritten beispielhaften Ausführungsform illustriert. Das Endoskopsystem entsprechend der dritten beispielhaften Ausführungsform weist im wesentlichen die gleiche Konfiguration auf, wie das entsprechend der ersten oder zweiten beispielhaften Ausführungsform. Die gleichen Bezugszeichen werden zu den gleichen Konfigurationselementen wie denen entsprechend der ersten oder zweiten beispielhaften Ausführungsform vergeben und eine Beschreibung davon wird ausgelassen oder vereinfacht. Hier wird eine Konfiguration und ein Betrieb, die sich von denen entsprechend der ersten oder zweiten beispielhaften Ausführungsform unterscheiden, beschrieben werden.
Anders als bei der ersten beispielhaften Ausführungsform sind entsprechend der dritten beispielhaften Ausführungsform zwei Elementtreiber 341i und 341c auf einer elektrischen Platine 250 angebracht.
Der Elementtreiber 341i betreibt den IR-Bildsensor 430 entsprechend einem Antriebssignal. Der Elementtreiber 431c treibt den RGB-Bildsensor 431 entsprechend einem Antriebssignal an.
Ein Antriebssignalgenerator 142 erzeugt die Antriebssignale für die beiden Elementtreiber 341i und 341c.
Ein Signalausgang 145 übermittelt das elektrische Signal, das von den Bildsensoren 430 und 431 ausgegeben wird, an eine CCO 30. Eine Konfiguration und ein Betrieb der CCO 30 sind die Gleichen wie die entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform und die CCO 30 verarbeitet das IR-Signal und das RGB-Signal.
20 ist ein Graph, der eine spektrale Empfindlichkeit in einem Fall illustriert, bei dem zwei Bildsensoren 430 und 431 verwendet werden. Die vertikale Achse in 20 steht für die spektrale Empfindlichkeit in Prozenteinheiten. Die horizontale Achse in 20 steht für eine Wellenlänge (nm) des Lichts, das auf jeweilige Bildsensoren 430 und 431 einfällt. Die spektrale Empfindlichkeit entspricht der Lichtmenge des Lichts mit einer jeden Wellenlänge, die durch die Bildsensoren 430 und 431 erfasst wird, hinsichtlich der Lichtmenge, des Lichts, das auf das Zwei-Farbtrennungsprisma 20B einfällt. Die spektrale Empfindlichkeit wird in einer derartigen Weise erhalten, dass die Sensorempfindlichkeit, die in 6 illustriert ist, mit der spektralen Transmittanz des Zwei-Farbtrennungsprismas 20B multipliziert wird. Obgleich nicht illustriert, ist die spektrale Transmittanz des Zwei-Farbtrennungsprismas 20B die Gleiche wie die spektrale Transmittanz des Drei-Farbtrennungsprismas 20A entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform oder die spektrale Transmittanz des Vier-Farbtrennungsprismas 20 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform. Die spektrale Empfindlichkeit ist einer der Leistungsindikatoren der Kamera des Doppelplatinentyps innerhalb des Kamerakopfes 14.
Der IR-Bildsensor 430 empfängt das IR-Licht durch das IR-Trennungsprisma 420. Als der IR-Bildsensor 430 wird der Hochempfindlichkeitssensor verwendet, der in der ersten beispielhaften Ausführungsform illustriert ist. Als der RGB-Bildsensor 431 kann der Hochempfindlichkeitssensor verwendet werden oder der Normalempfindlichkeitssensor kann verwendet werden.
In dem Graph, der in 20 illustriert ist, beträgt ein Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit nahe der Wellenlänge von 600 nm in dem roten Lichtbereich etwa 100 %. Andererseits beträgt ein Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit nahe der Wellenlänge von 860 nm in dem IR-Bereich etwa 47 %. Daher beträgt der Spitzenwert der spektralen Empfindlichkeit in dem IR-Bereich etwa 47 % (47 % / 100 %) des Spitzenwerts der spektralen Empfindlichkeit der Wellenlänge von 600 nm, das heißt beträgt 47 % oder mehr. Daher wird die spektrale Empfindlichkeit in dem IR-Bereich erhalten, um einen gewünschten Wert zu haben.
Entsprechend dem Endoskop 10 der dritten beispielhaften Ausführungsform ist die Sensorempfindlichkeit des IR-Lichtbildsensors 430 die des Hochempfindlichkeitssensors. Daher weißt der IR- und Blau-Farbbildsensor 330 im Vergleich zu der Sensorempfindlichkeit des Normalempfindlichkeitssensor eine Charakteristik auf, die hochsensitiv hinsichtlich der langen Wellenlänge in dem IR-Lichtbereich ist. Entsprechend kann das Endoskop 10 die spektrale Empfindlichkeit des IR-Lichts im Vergleich zu der spektralen Empfindlichkeit des RGB-Lichts in dem sichtbaren Lichtbereich verbessern.
Da die Kamera des Doppelplatinentyps verwendet wird, weist der Auslegungsraum im Vergleich zur Kamera des Vier-Platinen-Typs oder der Kamera des Drei-Platinen-Typs mehr Raum auf und daher kann die tatsächliche Länge vergrößert werden.
Daher kann der Brechungsindex des Prismas reduziert werden. In diesem Fall ist es möglich, die Kosten zu reduzieren, die für das Prisma in dem Endoskop 10 nötig sind. In dem Endoskop 10 kann eine Größe des Kamerakopfes 14 durch Beibehalten eines Zustandes miniaturisiert werden, bei dem die tatsächliche Länge der Kamera des Doppelplatinentyps kurz ist.
Auf diese Weise kann das Farbtrennungsprisma in dem Endoskop 10 das Zwei-Farbtrennungsprisma 20B aufweisen, das das Licht, das von dem Objekt einfällt, in zwei Farbkomponenten des Lichtes der drei Primärfarben und des Infrarotlichtes aufteilt. Der Bildsensor kann zwei Bildsensoren 430 und 431 aufweisen, die jeweils das optische Bild der aufgeteilten zwei Farbkomponenten in elektrische Signale umsetzt.
Auf diese Weise kann das Endoskop 10, auch in einem Fall, bei dem das Zwei-Farbtrennungsprisma 20B verwendet wird, die spektrale Empfindlichkeit in dem Wellenlängenbereich des Infrarotlichts im Vergleich zu der spektralen Empfindlichkeit in dem Wellenlängenbereich des Lichts der drei Primärfarben in dem sichtbaren Lichtbereich verbessern. Entsprechend kann beispielsweise in einem Fall, bei dem der betroffene Bereich unter Verwendung von ICG aufgenommen wird, der fluoreszierende betroffene Bereich einfach unter Verwendung des IR-Bildes durch Zurückhalten einer Änderung in dem RGB-Bild sichtbar gemacht werden, dass den gesamten Bereich einschließlich des betroffenen Bereichs zeigt.
Hier wurden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung, ist jedoch natürlich nicht durch diese Beispiele beschränkt. Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Modifikationsbeispiele oder Korrekturbeispiele innerhalb des Umfangs vorstellbar sind, der durch die Ansprüche beschrieben wird. Es ist natürlich offensichtlich, dass diese Beispiele zum technischen Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören.
Beispielsweise wurde in den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen ein Beispiel beschrieben, bei dem ein steifes Endoskop als Endoskop 10 verwendet wird. Ein steifes Endoskop mit einer anderen Konfiguration kann jedoch ebenso verwendet werden oder es kann auch ein weiches Endoskop verwendet werden. Die Konfiguration oder der Betrieb des Endoskops 10 können auf ein optisches Mikroskop angewendet werden. Das Relais-Objektiv 13 und der Kamerakopf 14 entsprechen den Standards der C-Halterung, wodurch Vielseitigkeit verbessert wird. Entsprechend können die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen leicht auf das optische Mikroskop angewandt werden.
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem das ICG in den lebenden Körper als ein optisches Kontrastmittel eingebracht. Anstelle des ICG kann jedoch auch jedes andere optische Kontrastmittel verwendet werden. In diesem Fall können die spektroskopischen Eigenschaften oder die spektrale Empfindlichkeit in dem Wellenlängenbereich des unsichtbaren Lichts entsprechend der Wellenlänge des Anregungslichts zum Anregen des optischen Kontrastmittels bestimmt werden.
Bei den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird eine chemische Substanz verwendet, die in dem Wellenlängenbereich des Infrarotlichts fluoresziert. Eine chemische Substanz, die in dem Wellenlängenbereich des Ultravioletten Lichts fluoresziert kann jedoch ebenso verwendet werden. Auch in diesem Fall, ähnlich zu einem Fall, bei dem das optische Kontrastmittel in dem Nahinfrarotlichtbereich fluoresziert kann das Endoskop ein Bild des betroffenen Bereichs aufnehmen, der fluoresziert.
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wurde hauptsächlich ein Beispiel beschrieben, bei dem das Relais-Objektiv 13 und der Kamerakopf 14 mit den Standards einer C-Halterung in Einklang stehen. Beide können jedoch mit den Standards der C-Halterung auch nicht in Einklang stehen, soweit die optische Distanz von 17,526 mm gewahrt ist.
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Konfiguration des Bezugszeichens 13 der Halterungsadapter sein. Alternativ kann eine Konfiguration vorgenommen werden, bei der der Halterungsadapter das Relais-Objektiv intern aufweist.
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wurde die CCU als ein Beispiel des Prozessors beschrieben. Solange der Prozessor das Endoskopsystem 5 steuert, kann der Prozessor jede physikalische Konfiguration annehmen. Daher ist der Prozessor nicht auf die CCU 30 beschränkt. Wenn jedoch eine programmierbare CCU 30 verwendet wird, kann der Verarbeitungsinhalt durch ändern des Programms geändert werden. Entsprechend kann der Prozessor freier ausgelegt werden. Der Prozessor kann ausgestaltet werden, einen Halbleiterchip aufzuweisen oder kann ausgestaltet werden physikalisch mehrere Halbleiterchips aufzuweisen. In einem Fall, bei dem der Prozessor ausgestaltet ist, mehrere Halbleiterchips aufzuweisen, kann jede Steuerung in der ersten Beispielhaften Ausführungsform durch einen jeweils unterschiedlichen Halbleiterchip realisiert werden. Auf diese Weise ist es vorstellbar, dass die mehreren Halbleiterchips einen Prozessor bilden. Der Prozessor kann ausgestaltet sein, ein Element (Kondensator oder Ähnliches) mit einer Funktion aufzuweisen, die sich von der des Halbleiterchips unterscheidet. Ein Halbleiterchip kann ausgestaltet sein, um eine Funktion zu realisieren, die zu dem Prozessor gehört, und andere Funktionen. Solange eine programmierbare Schaltung verwendet wird, kann hinsichtlich der Schaltung, die auf der elektrischen Platine 250 angebracht ist, der Verarbeitungsinhalt durch Ändern des Programms geändert werden. Die Zahl von Schaltungen kann 1 oder mehr betragen.

Claims

Vier-Farbtrennungsprisma für ein Endoskop, mit: einem ersten Farbtrennungsprisma, einem zweiten Farbtrennungsprisma, einem dritten Farbtrennungsprisma und einem vierten Farbtrennungsprisma, die jeweils von einem betroffenen Bereich einfallendes Licht in eine erste Farbkomponente, eine zweite Farbkomponente, eine dritte Farbkomponente und eine vierte Farbkomponente aufteilen, die aus einer blauen Farbkomponente, einer roten Farbkomponente, einer grünen Farbkomponente und einer IR-Komponente bestehen, wobei das erste Farbtrennungsprisma, das zweite Farbtrennungsprisma, das dritte Farbtrennungsprisma und das vierte Farbtrennungsprisma sequenziell von einer Objektseite aus angeordnet sind, wenn das von dem betroffenen Bereich einfallende Licht empfangen wird, wobei das Vier-Farbtrennungsprisma zur Installation eines ersten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten ersten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem ersten Farbtrennprisma, eines zweiten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten zweiten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem zweiten Farbtrennungsprisma, eines dritten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten dritten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem dritten Farbtrennungsprisma und eines vierten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten vierten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem vierten Farbtrennprisma derart ausgestaltet ist, dass der erste Farbbildsensor über einen einfallenden Strahl hinweg gegenüberliegend zu dem zweiten Farbbildsensor und dem dritten Farbbildsensor angeordnet ist, der vertikal auf eine objektseitige Einfallsfläche des ersten Farbtrennungsprisma einfällt, und wobei das Vier-Farbtrennungsprisma ferner zur Kopplung mit einer Flanschfläche einer Objektiveinheit, derart dass eine optische Distanz von der Flanschfläche der Objektiveinheit zu der Bildaufnahmefläche der jeweiligen Bildsensoren 17,526 mm beträgt und/oder zur Kopplung mit der Objektiveinheit entsprechend den Standards der C-Halterung ausgestaltet ist.
Vier-Farbtrennungsprisma nach Anspruch 1, wobei ein erster Winkel, der zwischen der objektseitigen Einfallsfläche des ersten Farbtrennungsprismas und einer reflektierenden Oberfläche des ersten Farbtrennungsprismas gebildet ist, größer als ein zweiter Winkel ist, der zwischen der objektseitigen Einfallsfläche des ersten Farbtrennungsprismas und einer reflektierenden Oberfläche des zweiten Farbtrennungsprismas gebildet ist.
Endoskop mit dem Vier-Farbtrennungsprisma nach Anspruch 1 oder 2, einem ersten Farbbildsensor, der an dem ersten Farbtrennprisma installiert ist und der die abgetrennte erste Farbkomponente in ein elektrisches Signal umsetzt, einem zweiten Farbbildsensor, der an dem zweiten Farbtrennungsprisma installiert ist und der die abgetrennte zweite Farbkomponente in ein elektrisches Signal umsetzt, einem dritten Farbbildsensor, der an dem dritten Farbtrennungsprisma installiert ist und der die abgetrennte dritte Farbkomponente in ein elektrisches Signal umsetzt, einem vierten Farbbildsensor, der an dem vierten Farbtrennprisma installiert ist und der die abgetrennte vierte Farbkomponente in ein elektrisches Signal umsetzt, und einer Signalausgabe, die ein Farbbildsignal und ein IR-Signal aus den jeweiligen umgesetzten elektrischen Signalen ausgibt, wobei der erste Farbbildsensor über einen einfallenden Strahl hinweg gegenüberliegend zu dem zweiten Farbbildsensor und dem dritten Farbbildsensor angeordnet ist, der vertikal auf eine objektseitige Einfallsfläche des ersten Farbtrennungsprisma einfällt
Endoskop nach Anspruch 3, wobei das erste Farbtrennungsprisma ein IR-Trennungsprisma ist und wobei der erste Farbbildsensor ein IR-Bildsensor ist.
Endoskop nach Anspruch 4, wobei das zweite Farbtrennungsprisma ein blaues Farbtrennungsprisma ist und wobei der zweite Farbbildsensor ein blauer Farbbildsensor ist.
Endoskop nach Anspruch 4, wobei das vierte Farbtrennungsprisma ein grünes Farbtrennungsprisma ist und wobei der vierte Farbbildsensor ein grüner Farbbildsensor ist.
Endoskop nach Anspruch 3, wobei das Vier-Farbtrennungsprisma, der erste Farbbildsensor, der zweite Farbbildsensor, der dritten Farbbildsensor und der vierte Farbbildsensor in einem Kamerakopf untergebracht sind, der in Benutzung durch einen Benutzer gehalten wird.
Vier-Farbtrennungsprisma für ein Endoskop, mit: einem blauen Farbtrennungsprisma, einem roten Farbtrennungsprisma und einem grünes Farbtrennungsprisma, die jeweilig von einem betroffenen Bereich einfallendes Licht in eine blaue Farbkomponente, eine rote Farbkomponente und eine grüne Farbkomponente auftrennen, und einem IR-Trennungsprisma, das aus dem von dem betroffenen Bereich einfallenden Licht eine IR-Komponente abtrennt, wobei das IR-Trennungsprisma näher an einer Objektseite als das blaue Farbtrennungsprisma, das rote Farbtrennungsprisma und das grüne Farbtrennungsprisma angeordnet ist, wenn von dem betroffenen Bereich einfallendes Licht empfangen wird, und Licht mit der blauen Farbkomponente, der roten Farbkomponente und der grünen Farbkomponente erlaubt, transmittiert zu werden, und wobei das Vier-Farbtrennungsprisma zur Installation eines blauen Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten blauen Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem blauen Farbtrennungsprisma, eines roten Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten roten Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem roten Farbtrennungsprisma, eines grünen Farbbildsensors für ein Umsetzen der abgetrennten grünen Farbkomponente in ein elektrisches Signal an dem grünen Farbtrennungsprisma und eines IR-Bildsensor für ein Umsetzen der abgetrennten IR-Komponente in ein elektrisches Signal an dem IR-Trennungsprisma ausgestaltet ist, wobei das Vier-Farbtrennungsprisma ferner zur Kopplung mit einer Flanschfläche einer Objektiveinheit, derart dass eine optische Distanz von der Flanschfläche der Objektiveinheit zu der Bildaufnahmefläche der jeweiligen Bildsensoren 17,526 mm beträgt und/oder zur Kopplung mit der Objektiveinheit entsprechend den Standards der C-Halterung ausgestaltet ist.
Endoskop mit: dem Vier-Farbtrennungsprisma nach Anspruch 8, einem blauen Farbbildsensor, der an dem blauen Farbtrennungsprisma installiert ist und der die abgetrennte blaue Farbkomponente in ein elektrisches Signal umsetzt, einem roten Farbbildsensor, der an dem roten Farbtrennungsprisma installiert ist und der die abgetrennte rote Farbkomponente in ein elektrisches Signal umsetzt, einem grünen Farbbildsensor, der an dem grünen Farbtrennungsprisma installiert ist und der die abgetrennte grüne Farbkomponente in ein elektrisches Signal umsetzt, einem IR-Bildsensor, der an dem IR-Trennungsprisma installiert ist und der die abgetrennte IR-Komponente in ein elektrisches Signal umsetzt, und einer Objektiveinheit, die das von dem betroffenen Bereich einfallende Licht auf eine Bildaufnahmefläche der jeweiligen Bildsensoren fokussiert.
Endoskop nach Anspruch 9, wobei ein Maximalwert einer spektralen Empfindlichkeit, die durch das IR-Trennungsprisma und den IR-Bildsensor erhalten wird, gleich oder größer als 40 % eines Maximalwerts der spektralen Empfindlichkeit in einem Wellenlängenband des Lichts der drei Primärfarben beträgt.
Endoskop nach Anspruch 9, wobei in dem IR-Bildsensor eine Sensorempfindlichkeit in einem Wellenlängenband von 830 nm gleich oder größer als 50 % einer Sensorempfindlichkeit in einem Wellenlängenband von 510 nm ist.